熔盐法合成Bi_3NbTiO_9的晶粒生长动力学研究

本文采用熔盐法,利用氯化钾作助熔剂成功合成了Bi3NbTiO9多晶粉体。并在此基础上,利用经典的动力学方程系统研究了Bi3NbTiO9多晶粉体在熔盐合成过程中的晶粒生长动力学。结果表明:利用熔盐方法合成Bi3NbTiO9多晶粉体的生长过程,可以划分为高温和低温两个阶段,并且在不同的阶段存在不同的生长机制。进一步对熔盐法合成多晶陶瓷粉体的形核和长大两个反应阶段进行研究,结果表明:粉体的形核过程遵循JMAK方程。低温阶段即低于900℃时,Bi3NbTiO9晶粒的长大速率较小,生长主要依赖于扩散;900℃以后晶粒的长大速率和晶粒生长激活能均显著增加,生长主要依赖于界面反应;高温生长的后期会发生明显的异常晶粒长大。

熔盐对Bi_3NbTiO_9粉体合成的影响

与传统固相合成方法比较,熔盐法能够有效降低陶瓷粉体的合成温度。利用该方法,分别采用氯化钠和氯化钾合成Bi3NbTiO9粉体,利用SEM和XRD研究了不同熔盐对粉体合成的影响。在此基础上,又进一步研究了粉体颗粒尺寸,形貌和煅烧温度,保温时间的关系。结果表明:与氯化钠相比较,氯化钾可以更有效的降低粉体的合成温度。当熔盐和原料比例为2∶1时,氯化钾更能促进Bi3NbTiO9粉体合成。

Bi_3NbTiO_9的结构与电学性能

用传统固相法成功制备出了致密的、相对密度超过95％的Bi_3NbTiO_9(BNT)压电陶瓷;采用XRD和SEM对陶瓷的结构和晶粒形貌进行了表征;测出了BNT陶瓷在居里温度点附近的介电特性,同时确定了该陶瓷的居里温度T_c为914℃电滞回线的测试显示了该材料典型的硬铁电性,经过高温极化,测出材料的压电常数d33=7pC/N.

熔盐法合成Bi_3NbTiO_9陶瓷粉体

利用氯化钾作熔盐,采用熔盐方法利用高温煅烧制备了Bi3NbTiO9陶瓷粉体,研究了煅烧温度,保温时间和粉体合成之间的关系。结果表明:氧化钾能够有效降低Bi3NbTiO9粉体的合成温度和提高粉体的合成速率。熔盐方法获得纯Bi3NbTiO9相的温度要比固相方法降低约150℃。和保温温度相比较,保温时间对晶粒尺寸的影响有限。