納米鐵酸鉍陶瓷的放電等離子體燒結(jié)制備及性能研究.pdf

1、鐵酸鉍（BiFeO3）是為數(shù)不多的在室溫下同時具有鐵電性和鐵磁性的多鐵性材料，鐵電性和鐵磁性相互耦合還能產(chǎn)生獨特的磁電耦合效應(yīng)，使得BiFeO3在信息存儲，自旋電子器件等方面有廣闊的前景。BiFeO3陶瓷通常由傳統(tǒng)固相法制備，工藝過程復(fù)雜，材料的質(zhì)量不穩(wěn)定。本文采用高能球磨對先驅(qū)體進(jìn)行球磨混料，采用放電等離子體燒結(jié)（SPS）技術(shù)燒結(jié)BiFeO3陶瓷，并通過Bi的補(bǔ)償來提高樣品質(zhì)量。
　　研究了球磨時間對先驅(qū)體粒徑大小的影響，有效的

2、球磨既能保證顆粒足夠小還能防止顆粒團(tuán)聚，經(jīng)過對球磨后顆粒的XRD分析和SEM觀察確定球磨時間為40 h；研究了SPS燒結(jié)溫度，保溫時間和熱處理溫度對材料性能的影響，通過XRD分析和密度測試結(jié)果確定了最優(yōu)的SPS參數(shù)和熱處理參數(shù)。
　　將 SPS制備的BiFeO3樣品與傳統(tǒng)固相法制備的BiFeO3樣品進(jìn)行性能比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SPS樣品的晶粒更小，接近納米等級，且 SPS樣品的介電常數(shù)值比傳統(tǒng)固相法樣品的要高兩個數(shù)量級，而介電損耗更小

3、；通過測量樣品的電滯回線發(fā)現(xiàn)，SPS樣品的飽和極化強(qiáng)度和剩余極化強(qiáng)度較傳統(tǒng)燒結(jié)樣品的大一倍，而矯頑電場強(qiáng)度卻小一半；此外，SPS樣品的磁性行為更接近反鐵磁行，而傳統(tǒng)燒結(jié)樣品表現(xiàn)出鐵磁性，且SPS樣品的飽和磁化強(qiáng)度和剩余磁化強(qiáng)度更大，矯頑力更小。
　　由于無法避免Bi的揮發(fā)，采用Bi補(bǔ)償法來提高樣品質(zhì)量，Bi補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為1％，2%和3%。將補(bǔ)償Bi的樣品與未補(bǔ)償Bi的樣品進(jìn)行性能比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，先驅(qū)體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的溫度未隨著