Автореферат (1090961), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Распределение состояний по этим минимумам зависит от условийполяризации образца, при этом разные части образца с минимумами разной глубины участвуют в переполяризации образца в разной степени.Пьезоэлектрические свойства. Образцы ромбоэдрических твердых растворов свысоким содержанием BS (x=0,30 и 0,34) проявляют низкую пьезоактивность, для нихd33~10 пК/Н, величину d31 определить не удалось. При x=0,38 d33 и d31~50 пКл/Н. Образцытетрагональных твердых растворов проявляют пьезосвойства, сравнимые со свойствамипромышленных марок ЦТС. Установлено, что пьезохарактеристики возрастают при приближении состава к МФГ (рис.

3). Максимальные пьезоэлектрические модули и коэффициенты электромеханической связи обнаружены у состава с x=0,42: d33=410 пКл/Н, d31= -15015пКл/Н, kp=0,43, kt=0,48, Тm(f=0,1-200 кГц)=390-420 К. Интересным и важным результатомисследований является обнаружение возможности получения вблизи МФГ системы (12x)BS∙xPT∙xPMN керамики с высокими пьезосвойствами при весьма низких QMrad=22(1) иQMt=28(4), в 2 - 3 раза меньших, чем у сегнетомягких материалов системы ЦТС [1 - 4].

Снижение механической добротности толщинных колебаний пьезокерамики, используемой вУЗ- дефектоскопии, толщинометрии, медицинской УЗ- диагностической аппаратуре, звуковидении (гидроакустике) и т.п., повышает чувствительность подобной УЗ-аппаратуры и еёразрешающую способность.Изучение токов термостимулированной деполяризации (ТТСД) образцов проведены электрометром В7-30 в режиме нагрева образца со скоростью ~0,2 град/с с использованием двух разных режимов поляризации образцов: а) приложением к ним в течение 10минут постоянного электрического поля 20 кВ/см при 296 K; б) приложением к нагретым до500 К образцам поля 5 кВ/см и охлаждением их под полем до 296 K за ~1 час.На температурных зависимостях токов ТТСД образцов области 320 – 430 К наблюдаются выраженные максимумы.

ТТСД тетрагонального твердого раствора с х=0,46 имеютзаметные значения при T<Tm, при T>Tm они резко убывают до низких значений, при этом вобласти Tm ТТСД имеет выраженный максимум (рис. 2а). Такое поведение характерно дляобычных сегнетоэлектриков, для этого образца Tm соответствует его точке Кюри Tc, нижеTm=Tc основной вклад в ТТСД дает пироэлектрический эффект.В образцах с x<0,46 высокие значения ТТСД и максимумы на их температурных зависимостях наблюдаются при температурах, лежащих на 60-80 К ниже Tm (рис.

2б). Такое поведение соответствует тому, что эти составы являются сегнетоэлектриками- релаксорами,перешедшими при поляризации в сегнетоэлектрическое состояние. Выраженные максимумы при Тс на температурных зависимостях ТТСД обусловлены с переходом из сегнетоэлектрического состояния в сегнетоэлектрическое-релаксорное.ТТСД поляризованных с нагревом образцов имеют более высокие значения, максимумы на температурных зависимостях ТТСД таких образцов, проявляются при более высоких температурах, для состава x=0,38 они существенно уширены. Такие особенности связаны, по-видимому, с возникновением при поляризации с нагревом электретного состояния,вносящего дополнительный вклад в поляризацию.Таким образом, образцы изучаемой системе проявляют выраженные релаксорныесвойства, которые во многом сходны со свойствами классического релаксора PMN, однако16температуры проявления релаксорных свойств для образцов BS·xPT·xPMN лежат болеечем на 100 К выше, чем для PMN.

Высокие значения диэлектрической проницаемости  инизкие значения диэлектрических потерь tg новых высокотемпературных релаксоров делают их перспективными для создания конденсаторов и электрострикционных актюаторов, способных работать при повышенных температурах. Кроме того, высокие значенияпьезомодулей и низкие значения механической добротности образцов с х=0,42 делают ихперспективными для ряда пьезоэлектрических применений.4. Получение и электрофизические исследования керамических образцов твердыхрастворов (1-x)BiScO3·xPbTiO3 с добавками MnO2, Ni2O3 и Cr2O3Синтез образцов.

Метод и условия синтеза керамик рассматриваемых в данном разделе систем (1-x)BS∙xPT, 0,63≤x≤0,65, 0,37BS∙0,63PT∙yMnO2, 0≤y<0,02, 0,3625BS∙0,6375PT∙yNiO1,5, 0≤y<0,015, (1-x)BS·xPT·yCrO1,5 x=0,63, 0,6365, 0,64, 0≤y≤0,08, во многом аналогичны, приведенным выше для системы (1-2x)BS·xPT·xPMN. Составы керамических образцовсоставов близки к МФГ в системе (1-x)BS∙xPT между тетрагональной и ромбоэдрическойфазами (x ≈ 0,63 - 0,64).РФА.

Выполненные при 290 К рентгенографические исследования подтверждают принадлежность керамических образцов к перовскитной фазе с тетрагональным искажением кристаллической структуры. Введение в керамику до ~0,5 масс.% добавокMnO2, Ni2O3 и Cr2O3 существенно не изменяют фазового состава образцов, тетрагонального характера искажения ее структуры и размеров элементарной ячейки перовскитной фазы, которые близки к a =3,99 и c = 4,08 Ǻ.Диэлектрические измерения. В области температур 290 – 800 K и частот 0,1 – 200кГц изучены температурно-частотные зависимости диэлектрических проницаемости (T,f)и потерь tg(T,f) По положению наблюдаемых на зависимостях (T) выраженных максимумов определена точка Кюри (Tc), найдено, что она повышается с 685 и 675 K до 695 К сростом содержания добавок MnO2 до 0,05 масс.% и добавок Ni2O3 до 0,4 масс.%.

Дальнейшее повышение содержания MnO2 понижает Tc до 670 К. Значения  и tg при 290 К,лежащие для немодифицированных образцов в областях 1190 – 1590 и 0,025 – 0,035, понижаются с ростом содержания добавок MnO2 и Ni2O3 до ~850 и ~0,0025 соответственно.Добавки Cr понижают температуру сегнетоэлектрического фазового перехода с 715 Кдо (700-705) К, не оказывают выраженного влияния на величину диэлектрической про-17ницаемости.

Существенным результатом влияния добавок MnO2 и Cr2O3 на электрофизические свойства керамики рассматриваемой системы является понижение ее электропроводности и тангенса угла диэлектрических потерь примерно на порядок.Петли диэлектрического гистерезиса. Образцы имеют характерные для обычныхсегнетоэлектриков петли диэлектрического гистерезиса с остаточной поляризацией Pr, возрастающей от (15 – 20) до 35 мкКл/см2 при увеличении содержания добавок MnO2 до 0,17 0,34 масс.% и добавок Ni2O3 до 0,2 масс.%.

Более высокие содержания добавок MnO2 иNi2O3 понижают Pr до 3,5 и 12 мКл/см2, соответственно. Коэрцитивное поле слабо зависит отконцентрации добавок и равно (22 – 24) кВ/см.Пьезо- и пироэлектрические свойства. Поляризованные образцы проявляютвыраженные пьезо- и пироэлектрический эффекты, которые изучены в области 290 – 750К. При комнатной температуре пьезомодуль d33 и пироэлектрический коэффициент pобразцов изменяются с составом в пределах 170 – 380 пКл/Н (рис. 4) и 10 - 20 нКл/(см2∙К)соответственно.

Величина пьезомодуля d33 с ростом содержания Cr возрастает от (210290) до (330-380) пКл/Н. На температурных зависимостях ТТСД проявляется острыймаксимум, связанный с сегнетоэлектрическим фазовым переходом, а также слабо выраженный максимум при 670 К и широкие максимумы при 705 и 720 К, вызванные, по видимому, промежуточным фазовым переходом и разрядом электретных зарядов соответственно. Установлено, что в ТТСД модифицированных образцов заметный вклад можетвносить электретная составляющая поляризации, исключение которой при T > 580 K сопровождается уменьшением величины пьезомодуля d33.

Таким образом, проведенные исследования показали, что синтезированная керамика обладает высокими пьезоэлектрическими и пироэлектрическими свойствами, обеспечивающими возможность ее практического использования. В то же время следует отметить, что в пьезо- и пироэлектрическийэффекты существенный вклад может вносить неравновесная электретная поляризации,наличие которой, во многом, зависит от условий получения и поляризации образцов.5. Получение, диэлектрические и пьезоэлектрические исследования керамическихобразцов Bi3TiNbO9, Bi2CaNb2O9 и Bi2,5Na0,5Nb2O9 с добавками разных атомовМетодом горячего прессования получены образцы высокоплотной керамики ВСПС:Bi3TiNbO9 с добавками W, (Sc,Ta,Ce), Bi2CaNb2O9 с добавками (Nd,Mo), (Li,Nd,Sc, W),Bi2,5Na0,5Nb2O9 с добавками Sc.

Рентгенографически установлена однофазность образцов и18принадлежность их к ВСПС, определены размеры элементарной ячейки фаз.В области температур 290 – 1250 К и частот 25 – 106 Гц изучены температурно- частотные зависимости диэлектрических проницаемости  и потерь tg. Определена температура точки Кюри Tc образцов (1030 – 1210 К), в области которой высокочастотные  и tgпроявляют соответственно выраженные максимум и минимум.

На зависимостях (T), tg(T)обнаружены также максимумы, платообразные участки и/или изломы, положение которыхсмещается с частотой в сторону высоких температур. Сделано заключение о связи этих диэлектрических особенностей с релаксационными процессами, обусловленных наличием вструктуре фазы подвижных кислородных вакансий.Изучены температурно-частотные зависимости удельного сопротивления образцов. Найдено, что в области температур T > 600 К они подчиняются закону Аррениусас энергией активации, равной Ea =1,0 эВ для образца Bi3TiNbO9:W и 1,6 эВ для образцаBi3TiNbO9 (Sc,Ta,Ce).Методом колеблющейся нагрузки в области 290 – 1000 К изучены температурные зависимости пьезоэлектрического сигнала.

Характеристики

Список файлов диссертации