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1、本科生毕业论文题 目：铒掺杂对 SrCaBi4-xErxTi5O18压电陶瓷结构与电性能的影响专业代码： 080205作者姓名： 窦传辉学 号： 2009205371单 位： 材料科学与工程学院指导教师： 徐志军2013 年 5 月 13 日原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的相应责任。学位论文作者签名： 日期 指 导 教 师 签 名：
2、 日期 目 录摘 要 .IAbstract .II1. 引言 .11.1. 压电材料概 述 .31.2. 无铅压电陶瓷研究意 义及现状 .41.2.1. 无铅压电陶瓷 研究意义 .41.2.2. 铋层状压电陶瓷的特点 .41.3. 研究内容 .51.3.1.研究内容 .52. SrCaBi4-xErxTi5O18 压电陶瓷的制备过程 .62.1. 药品试剂及仪器 .62.1.1. 药品试剂 .72.1.2.仪器 .72.2. 实验工艺流程 图 .82.3. 实验工艺过程 .93. 结果与讨论 .103.1. X 射线粉末衍射分析(XRD) .103.2. 微观形貌分析(SEM) .133.3.
3、 陶瓷样品电性能测试 .14结 论 .15参考文献 .16致 谢 .17聊城大学本科毕业论文I摘 要钛酸铋钙SrCaBi 4-xErxTi5O18(简称CBT)基无铅压电陶瓷是近年来研究最广、最具吸引力的钙钛矿结构的无铅压电陶瓷体系之一。但由于CBT具有较高的矫顽场和电导率，因而很难极化。因此，单纯的CBT陶瓷难以实用化。近年来，人们对CBT 基压电陶瓷进行了大量的改性研究。本文将介绍通过固相烧结法制备SrCaBi 4-xErxTi5O18,并利用D8 Advance X射线衍射分析仪和JSM6380LV型扫描电镜分析、观测陶瓷样品的物象结构及表面微观结构，利用介电、铁电测量方法对所制备的压电
4、陶瓷的电学性能进行了初步的研究。研究结果表明，随着铒含量的增加，其晶粒尺寸变小，介电常数也变小。由介电温谱可知，该陶瓷体系的居里温度在320左右，呈现弥散性相变的特征。关键词：固相合成法；SrCaBi 4-xErxTi5O18；压电性能聊城大学本科毕业论文IIAbstractBismuth titanate calcium SrCaBi4 - xErxTi5O18 (CBT) lead-free piezoelectric ceramics is the most widely research in recent years, the most attractive one of lead-
5、free piezoelectric ceramic perovskite structure system. But as a result of CBT has high coercive field and conductivity, so it is difficult to polarization. Therefore, simple CBT ceramics are difficult to practical application. In recent years, people of CBT based piezoelectric ceramics was studied
6、by means of a lot of modification.This article describes preparation by solid phase sintering SrCaBi4 - xErxTi5O18, and use the D8 Advance X-ray diffraction analyzer and JSM6380LV type of scanning electron microscopy (sem) analysis, observation object structure and the surface microstructure of cera
7、mic samples, using the dielectric, ferroelectric measurement method for the preparation of the electrical properties of piezoelectric ceramics has carried on the preliminary research.The results show that with the increase of the content of erbium its smaller grain size, dielectric constant is also
8、smaller. The dielectric temperature spectrum shows that the Curie temperature of the ceramics is about 320 , the present characteristics of diffuse phase transition.Key words: solid state reaction technique; SrCaBi4 - xErxTi5O18 ;Calcium doping; Piezoelectric properties聊城大学本科毕业论文3铒掺杂对 SrCaBi4-xErxTi
9、5O18 压电陶瓷结构与电性能的影响1.引言1.1.压电材料简介1880 年，法国物理学家 P.居里和 J.居里兄弟发现，把重物放在石英晶体上，晶体某些表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。这一现象被称为压电效应 1。随即，居里兄弟又发现了逆压电效应 2，即在外电场作用下压电体会产生形变。压电效应的机理是 3-6：具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之，压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。晶体的压电效应可用图 1 加以解释。图 1(a)表示出压电晶体中的质点在某方向上的投影。此时，晶体不受外力作用，正负电荷的中心重合，整个晶体的总电矩等于零，因此晶体表面不带电荷。但是，当沿某一方向施加机械力时，晶体就会发生形变而导致正负电荷重心不重合，也就是电矩发生了变化，从而引起晶体表面的荷电现象。图 1(b)为晶体受压图 1 压电效应的机理示意图Fig.1. Th
