文档介绍：分类号: TB3 密级: 公开
编号:102010091
桂林理工大学
硕士研究生学位论文
钙钛矿铌酸盐陶瓷介电性能研究
专业: 材料科学与工程
研究方向: 功能陶瓷
研究生: 黄延民
指导教师: 刘来君教授
论文起止日期:2010 年 9 月至 2013 年 4 月
Study on dielectric properties of perovskite niobate based
ceramics
Major:Materials Science and Engineering
Direction of Study:Functional ceramics
Graduate Student: Huang yanmin
Supervisor: Prof. Liu Laijun
Department of Materials Science and Engineering
Guilin University of Technology
September, 2010 to April, 2013
桂林理工大学硕士学位论文
摘要
钙钛矿铌酸盐材料是一类具有独特晶体结构的陶瓷氧化物,其分子通式为 ABO3。
由于其优异的介电、压电及铁电性能,特别是经掺杂后形成的晶体缺陷结构,被广泛应
用在固体电介质、传感器、电阻器和替代贵金属的各个领域,是材料、化学和物理领域
研究的热点。近年来,复合钙钛矿铌酸盐 (KNN)和 (BFN)
基的陶瓷分别成为压电和巨介电领域研究的热点。因此,钙钛矿铌酸盐无铅陶瓷被认为
是很有希望作为实用型的压电、介电的新型材料。
本文采用固相反应技术制备出了不同烧结助剂下的 -xVxO3-
(KNNV-x)、(1-x)-xSrMnO3 (KNN-xSM)和 -xCuxO3(1-x/2) (KNNC-x)
无铅压电陶瓷体系,研究了不同掺杂量的 V2O5、SrMnO3 或 CuO 对 KNN 陶瓷的相结构、
显微结构、烧结温度和电性能的影响。实验结果表明当 V2O5 的掺杂量从 2mol %增加到
2
16mol%,陶瓷的压电常数从 36 pC/N 提高到 78 pC/N,而剩余极化强度(Pr)从 μC/cm
2 2
降到 μC/cm 。当掺杂 4mol%SrMnO3 时,剩余极化强度最大值达到 20 μC/cm ,当
掺杂量从 4mol%增加到 8mol%时 KNN 陶瓷从正常的铁电相变转化为弥散相变;CuO 掺
杂的 KNN 陶瓷陶瓷均获得了饱和的电滞回线,压电常数(d33)从 87 pC/N 提高到 115
2
pC/N,当掺杂 CuO 的量为 1%mol 时陶瓷的 Pr 可以达到 20 μC/cm ,并且出现了明显的
反铁电现象。
同时本文通过两步法的固相反应技术制备了单相的(1-x)-
(BFN-xBNT)和(1-x)-xBiYbO3 (BFN-xBY)陶瓷,并且研究了
陶瓷的相结构、介电性能及介电弛豫的导电机制。掺杂 BNT 或 BY 后的 BFN 陶瓷出现
了另外一个明显的弛豫峰,并且随着掺杂量的增加弛豫峰向低温移动。频率 1MHz 下
BFN 陶瓷的室温介电常数和介电损耗随着引入 BNT 和 BY 的增加呈先减小后增大的趋
势。当掺杂 2%的 BNT 或者 BY 时,室温 1MHz 下 BFN 陶瓷的损耗降低为最小,并且
极大的增强了介电常数的温度和频率稳定性。
关键词:钙钛矿,铌酸盐,巨介电,压电,阻抗谱
I
桂林理工大学硕士学位论文
Abstract
Perovskite niobate is a kind plex ceramic oxides with unique crystal structure.
Generically pounds have a chemical formula ABO3. Due to doped crystals defect
structures present excellent dielectric, piezoelectric and ferroelectric properties,