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近年来BiFeO3基无铅压电陶瓷以其高的居里温度(Tc=830℃)而备受关注。与BaTiO3形成的BiFeO3-BaTiO3固溶体在室温时存在三方相(R)和伪立方相(PC)共存的相结构,因此表现出较好的压电性能和高的居里温度(Tc≥600℃),但其差的绝缘性能和高的介电损耗导致陶瓷难以充分极化和电滞回线的不饱和。因此,有必要研究该体系绝缘性能的提升机理,以获得高绝缘性能和低介电损耗的陶瓷。本文拟通过实验原料优化、焙烧温度优化、第三元掺杂以及组元优化,制备高绝缘性能和高压电性能的BiFeO3-BaTiO3基无铅陶瓷,深入研究实验原料、焙烧温度、第三元掺杂和组元优化与陶瓷样品相结构和电学性能的关联,并揭示电学性能的增强机理。以BaCO3/TiO2/Bi2O3/Fe2O3(SBC)和纳米BaTiO3/Bi2O3/Fe2O3(SBT)为实验原料,采用传统固相反应法制备组分在MPB附近的0.7BiFeO3-0.3BaTiO3陶瓷,并系统研究了两类陶瓷相结构、Bi挥发行为、反应机理、微观形貌以及电学性能。两种陶瓷表现出不同的反应路径,但均为R和PC两相共存。相比于传统的BaCO3/TiO2原料,纳米BaTi03抑制陶瓷Bi挥发和Fe变价,导致陶瓷氧空位减少和密度增加。相比于SBC陶瓷,SBT陶瓷表现出较多R相、较少的Bi挥发和Fe2+、高的密度和低的介电损耗。基于此,SBT陶瓷获得优异的绝缘性能以及压电性能:d33=210 pC/N、kp=0.34和Tc=514℃。系统研究了实验原料纳米BaTiO3/Bi2O3/Fe2O3的焙烧温度(760-850℃)对0.7BiFeO3-0.3BaTiO3陶瓷相结构、Bi挥发行为、微观形貌以及电学性能的影响。当焙烧温度低于820℃时,陶瓷为R和PC两相共存,高于820℃时,转变为PC相。焙烧温度低于800℃或者高于800℃会导致陶瓷主相Bi以Bi25FeO40和Bi2O3形式损失,导致陶瓷孔洞增多,密度和绝缘性能降低。因此,焙烧温度为800℃陶瓷表现出较多的R相、较少的Bi挥发、较少的孔洞和氧空位。基于此,焙烧温度为800℃的陶瓷取得优异的绝缘性能和压电性能:d33=210 pC/N和kp=0.34。由于纳米BaTiO3原料价格昂贵,我们以廉价BaCO3/TiO2为原料,通过Bi0.5Na0.5TiO3掺杂制备绝缘性能和压电性能优异的0.67BiFeO3-(0.33-x)BaTiO3-xBi0.5Na0.5TiO3基无铅陶瓷,并揭示了性能增强机理。Bi0.5Na0.5TiO3的引入导致焙烧粉主相从PC相转变为R和PC相两相共存,然而未影响陶瓷的相结构,即所有陶瓷均为PC相。此外,Bi0.5Na0.5TiO3的引入不仅促进了晶粒的生长,而且降低了 0.67BiFeO3-0.33BaTiO3陶瓷的漏电流和介电损耗tanδ。由于晶粒尺寸的增加、漏电流和介电损耗tanδ的降低,在x=0.05陶瓷取得最优的电学性能:Pr=24.2 μC/cm2,d33=183 pC/N,kp=0.28和Tc=467℃。此外,x=0.05陶瓷在140℃时铁电和压电性能进一步的提高:Pr=40.0μC/cm2和d*33(E=0V)=330 pm/V,这表明其在高温压电器件应用中具有潜在价值。通过多组元调控进一步优化陶瓷相结构,在BiFeO3-x(0.28BaTiO3-0.05Bi0.5Na0.5Ti03)中,当0.30≤x≤0.31,陶瓷为R相;x=0.32,陶瓷为R和PC两相共存,即准同型相界;当0.33≤x≤0.34,陶瓷为PC相。陶瓷的晶粒随着x含量的增加而逐渐减小,相对密度有所增加。基于R和PC两相共存和密度的增加,在x=0.32陶瓷取得了优异的铁电和压电性能:Pr=29.7 μC/cm2和d33=193 pC/N。