織構化SrBi-,2-Nb-,2-O-,9-陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、壓電材料能夠自適應于環(huán)境的變化實現(xiàn)機械能和電能的轉化，具有集傳感、執(zhí)行和控制于一體的特有屬性，是智能材料系統(tǒng)中的主導材料，有廣泛的應用前景。但是，多晶陶瓷中晶粒排布的無序性，使沿各晶軸方向上的優(yōu)異性能相互抵消，所以性能在很大程度上表現(xiàn)為各向同性。因此，原位生長晶粒定向排布的功能陶瓷無疑是提高功能陶瓷性能的有本質(zhì)意義的新思路。為此，本課題選擇鈮酸鍶鉍 (SrBi2Nb2O9)為研究對象，以模板晶粒定向生長(Templated grain

2、growth, TGG)技術為主要工藝路線，圍繞著織構化顯微結構這一中心，從粉體的合成、流延工藝、燒結和性能等方面展開研究，并最終成功的制備出了介電性能具有明顯各向異性的織構化SrBi2Nb2O9功能陶瓷。 首先采用傳統(tǒng)固相法(conventional synthesize, CS)合成SrBi2Nb2O9基體粉體。XRD和SEM分析表明，采用固相法在1000℃煅燒3h可以合成純的SrBi2Nb2O9粉體，其顆粒形貌為粒狀，顆粒

3、尺寸分布較均勻。采用熔鹽法(molten salt synthesis, MSS) 合成了具有各向異性晶粒形貌的模板晶粒，發(fā)現(xiàn)隨著煅燒溫度的升高和保溫時間的延長，晶粒逐漸長大并發(fā)育成具有一定長徑比的片狀晶粒，但是煅燒溫度過高會使晶粒有異常長大現(xiàn)象，尺寸分布不均勻。 采用流延成型工藝制備了SrBi2Nb2O9素坯膜片，并實現(xiàn)了使片狀粉體顆粒定向排列的目的。研究了不同粉體特性及各有機添加劑的不同配比對成膜質(zhì)量的影響，針對不同溫度合成

4、的粉料確定了流延漿料的最佳組成。 將多層流延膜片燒結成塊體材料的過程中，考察了燒結制度、模板數(shù)量以及模板尺寸對陶瓷晶粒取向率和體積密度的影響。結果表明，通過添加20wt.％尺寸為5.4μm的模板晶粒并且優(yōu)化燒結工藝參數(shù)，可以得到晶粒取向率高達0.84的SrBi2Nb2O9陶瓷，此時其體積密度為6.6g· cm-3，為理論密度的91％。晶粒定向排列的SrBi2Nb2O9陶瓷的介電性能呈現(xiàn)明顯的各向異性，并且隨著溫度的升高，各向異性