熔盐法合成BaTiO3以及片状SrTiO3的研究与机制

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和常用的压电材料PZT陶瓷相比较,弛豫型铁电单晶xPb(Mg1/3Nb2/3)O3-(1-x)PbTiO3(PMN-PT)的压电常量d33、机电耦合系数k33从700pC/N和70%左右分别提高到了2000pC/N和92%以上,因此在医用超声成像、声纳等电声转换等高技术方面有非常诱人的前景。织构多晶陶瓷具有可与单晶媲美的性能,而且解决了单晶生长技术困难、成本高的问题。模板晶粒生长过程(Templated Grain Growth)可以使多晶材料形成择优取向的排列(即织构化)。模板晶粒生长过程的一个重要的物理成分就是模板粒子。模板颗粒必须具有和PMN-PT类似的晶体结构和晶胞参数;模板颗粒必须具备足够大的径高比。 本论文用熔盐法合成BaTiO3,通过XRD物相分析和SEM形貌分析,可以得到如下结论:用熔盐法合成的BaTiO3粉体基本无团聚,显微结构为球形颗粒。合成温度对产物纯度有很大影响;在一定温度下保温时间对产物纯度影响不大;随着反应温度的升高和反应时间的延长,粉体颗粒的尺寸有所增大,但增加不大;盐的含量对粉体形态有一定影响,在盐与反应物的质量比为1左右比较合适。熔盐法合成BaTiO3粉体的生长过程是由扩散机制控制的。 本文重点研究片状的BaTiO3的制备方法。BaTiO3的制备分为两步:首先在助熔剂KCl中通过熔盐法合成Sr3Ti2O7粉体,在1300℃温度下得到长宽大约为10~30μm片状颗粒。第二步以前驱体Sr3Ti2O7和TiO2为起始反应物,在800~1200℃可以合成出很纯的SrTiO3粉体,在1200℃下保温4小时可得到10~30μm的片状粒子,基本能符合织构PMN-PT多晶陶瓷的模板颗粒的条件。测得1200℃下保温4小时后得到的SrTiO3片状晶粒的晶胞参数为3.90(?),和文献报道值一致。SrTiO3片状晶粒的生长机制可以认为是SrTiO3晶粒的生长基元——Ti-O6八面体在Sr3TiO2O7晶粒界面上的叠合。
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