文档介绍：钛酸钡(BaTiO3)基无铅电致伸缩陶瓷的制
备与性能研究

The investigation of properties and
preparation process of Barium titanate base
lead-free electrostriction ceramics

学科专业:材料学
研究生:肖飞
指导老师:马卫兵副教授

天津大学材料科学与工程学院
二零一二年十二月
独创性声明
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签字日期: 年月日签字日期: 年月日
摘要
钙钛矿结构的钛酸钡(BaTiO3)基陶瓷具有优良的压电,热释电和铁电性能,
已经广泛应用于多层陶瓷电容器等众多的功能元器件中。在钛酸钡的单晶材料中
其应变可以达到~1%,而由于滞后性严重限制了其在驱动器、微位移器方面的
应用。本论文以 BaTiO3 为基础,以 BaCO3,CaCO3,TiO2 和 ZrO2 为原料,采用
传统固相法制备出了 (ZrxTi1-x)O3-()TiO3 (x= ,,,
)无铅电致伸缩材料。首先研究了锆含量变化和烧结温度对 (ZrxTi1-x)O3-
()TiO3 微观结构、介电性能和电致伸缩性能的影响。其次,由于此
体系的烧结温度较高且较难烧成致密度高的产品,因此实验中采用
Al2O3-SiO2-CaO 系氧化物来达到降低烧结温度的目的,并研究了助烧剂含量对
()O3-()TiO3 物相组成、微观结构、介电性能和电致伸
缩性能的影响。
通过研究发现,随着锆含量的增加,此体系介电性能表现出明显的弛豫性能,
同时铁电相和顺电相的转变温度向室温方向移动,这与已有的研究资料相符;
x=、、和在 1450°C 烧结时对应的最大应变分别为 %,%,
%和 %,电致伸缩系数分别为 m4C-2, m4C-2, m4C-2
和 m4C-2。当取 x= 时,烧结温度的提高对它的介电常数和介电损耗影
响较弱,陶瓷的最大应变和电致伸缩系数都随烧结温度的提高而减小。
助烧剂的加入对陶瓷性能影响加大,特别是对其介电性能的影响。在研究助
烧剂含量变化对性能影响时发现,在取 x= 于 1200°C 烧结时,还不能使其完
全烧结,晶粒还来不及长大,致密度差,且 XRD 衍射还存在第二相物质钡钛硅
石 Ba2TiSi2O8,但是烧结温度提高后第二相消失;在 1250°C 烧结时得到的最大
应变随助烧剂含量的增加分别为 %、%、%和 %,电致伸缩
系数分别为 m4C-2, m4C-2,-2 和 m4C-2。

关键词:BZT-BCT 无铅陶瓷介电性能应变电致伸缩系数
Abstract
Barium titanate base ceramic is one of the important ferroelectric materials with
perovskite structure, which has been used as multi-layer ceramic capacitor and so
forth because of its excellent piezoelectric