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Bi过量以及冷却方式对BiFeO3-BaTiO3陶瓷的相结构及电学性能的影响
  • ISSN号:1000-324X
  • 期刊名称:《无机材料学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM282[电气工程—电工理论与新技术;一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:北京科技大学北京市新能源材料与技术重点实验室,材料科学与工程学院,北京100083
  • 相关基金:国家自然科学基金(51472026); 高等学校博士学科点专项基金(20130006110006)
中文摘要:

采用传统固相烧结法制备了0.7BiFeO3-0.3BaTiO3-xBi2O3(0≤x≤0.05)无铅压电陶瓷,研究了Bi补偿量x和冷却方式对其相结构、微观形貌和综合电学性能的影响。结果表明:所有样品均为菱方相(R)和伪立方相(PC)两相共存,0≤x≤0.01样品为纯的钙钛矿结构,且x=0.01样品的两相比例CR/C(PC)接近1;x〉0.01样品中出现富Bi杂相Bi(25)FeO(40)。与冷却方式相比,优化Bi补偿量更有利于提升BFBT-xBi2O3陶瓷的压电性能。随着x增大,d33先增大后减小,在x=0.01时获得最优值。由于较小的晶粒、较合适的CR/C(PC)以及较大的残余应变,水冷BFBT-0.01Bi2O3陶瓷获得了最优的压电性能(d(33水冷)=141 p C/N、kp=27%)和高TC=507℃。研究结果表明,BFBT基陶瓷有希望成为兼具高压电性能和高TC的无铅压电材料体系之一。

英文摘要:

A series of 0.7BiFeO3-(0.3)BaTiO3-xBi2O3(0≤x≤0.05) ceramics were prepared with solid reaction method under furnace, air and water cooling. The effects of excess Bi and cooling methods on phase structure, morphology and comprehensive electrical properties were investigated. All the ceramics show coexisting R-PC phase whose ratio CR/C(PC) is close to 1 at x = 0.01, apart from the appearance of an impurity phase Bi(25)FeO(40) when x0.01. Compared with cooling way, optimizing excess Bi content is more beneficial to enhance the piezoelectric performance of BFBT-x Bi2 O3. The d(33) firstly increases and then decreases with x increment, and gets an optimal value at x = 0.01. Smaller grain size and suitable CR/C(PC), larger residual strain all contribute to the enhanced piezoelectricity(d(33)=141 p C/N, kp=27%) and a high Curie temperature(TC = 507℃) in water-cooled BFBT-0.01Bi2O3 ceramic. The present work indicates that BFBT based lead-free piezoelectric ceramics are promising candidates for high temperature applications with both high performance and high TC.

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期刊信息
  • 《无机材料学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院上海硅酸盐所
  • 主编:郭景坤
  • 地址:上海市定西路1295号
  • 邮编:200050
  • 邮箱:wjclxb@mail.sic.ac.cn
  • 电话:021-52411302
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-324X
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1363/TQ
  • 邮发代号:4-504
  • 获奖情况:
  • 获"中国百种杰出学术期刊"称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),瑞典开放获取期刊指南,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21274