Автореферат (1090961), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Установлено, что величина пьезомодуля d33 образцов при 296 K варьируется с их составом в пределах 10 – 20 пКл/см2, эти значения сохраняются при нагреве до 900 К. Полученные результаты указывают, что допированные образцыизученных фаз перспективны для создания высокотемпературных пьезоматериалов.6. Получение, структурные, диэлектрические и магнитные исследованиятвердых растворов Pb(Fe1-xMnx)2/3W1/3O3Определены условия синтеза и синтезированы твердые растворы со структурой перовскита составов Pb(Fe1-xMnx)2/3W1/3O3 с 0≤х≤0,8. Установлено, что для предотвращенияизменения валентного состояния марганца и получения однофазных образцов со структуройперовскита синтез следует проводить в инертной атмосфере (аргона).Рентгенографически определены фазовый состав образцов и размеры параметровэлементарной ячейки, содержащихся в них твердых растворов со структурой перовскита,которые, как было установлено, образуются в области 0≤х≤0,8.Изучены диэлектрические свойства твердых растворов Pb(Fe1-xMnx)2/3W1/3O3.
Установлено, что присущие PFWO сегнетоэлектрические-релаксорные свойства при введенииатомов Mn довольно резко деградируют. Релаксорный пик величиной m=3990, наблюдае-19(1-x)BiFeO3*xPbFe2/3W1/3O3a, Ao3,983,973,9690,089,889,689,40,0Рис. 5.0,5x1,0Рис. 6.Рис. 5. Экспериментальная фазовая диаграмма системы PFMWO: результаты изучения мессбауэровских спектров (MS) при 296 K и 78 K указаны заполненными/незаполненными кружками,отражающими существование/отсутствие сверхтонкого магнитного расщепления.Рис. 6. Зависимости параметров элементарной ячейки, образующихся в системе (1–x)BiFeO3·xPbFe2/3W1/3O3 твердых растворов, от задаваемой в шихте их концентрации.мый для PFWO при Tm≈180 K, убывает по величине и смещается в сторону низких температур (до m=1330 и Tm=165 К при х=0,2).
При x>0,3 этот пик практически не наблюдается.По результатам изучения мессбауэровских спектров твердых растворов и выполненных на них измерений температурных зависимостей намагниченности определены температуры перехода TN в магнитоупорядоченное состояние. Найдено, что с ростом в твердых растворах содержания Mn эта температура смещается в сторону низких температур со скоростью ~11 град./ат.% Mn. Для состава х≥0,3 TN лежит ниже 80 К (рис. 5).7. Структурные, электрофизические и магнитные исследования образцов системы(1–x)BiFeO3·xPbFe2/3W1/3O3Методом обычной керамической технологии синтезированы образцы составов (1–x)BiFeO3·xPbFe2/3W1/3O3 с 0 ≤ x ≤ 1.
Определено, что оптимальные температуры синтезакерамики лежат в области 840–860оС.В результате выполненного РФА синтезированных образцов установлено, что всистеме (1–x)BiFeO3·xPbFe2/3W1/3O3 во всей области составов образуются твердые растворы со структурой перовскита. При x = 0,32 в системе происходит морфотропный фа-20зовый переход между ромбоэдрической и кубической формами твердых растворов (рис. 6).Изучены мессбауэровские спектры образцов, установлено, что твердые растворывсех составов находятся при комнатной температуре в магнитоупорядоченном состоянии, катионы железа в твердых растворах находятся в состоянии Fe3+.Проведены исследования концентрационно-температурно-частотных зависимостейдиэлектрических проницаемости и потерь tg образцов (1–x)BiFeO3·xPbFe2/3W1/3O3 при0≤x≤1 в области температур 100–850 К и диапазоне частот 0,1–200 кГц.Увеличение в образцах содержания BFO вызывает резкую деградацию характерных для PWFO сегнетоэлектрических-релаксорных свойств: величина максимума приTmax ≈180 К уменьшается от 5000 при х = 1 до 400 при х = 0,6.Увеличение содержания PFWO в системе понижает электропроводность твердыхрастворов на ~2 порядка.
При x = 0,2–0,4 на температурных зависимостях диэлектрическойпроницаемости наблюдаются максимумы в области 430 и 520 К, положение которых неизменяется с частотой. Эти максимумы, возможно, связаны с понижением точки КюриBiFeO3 при замещениях Bi→Pb, Fe→ (Fe, W).Пьезоэлектрический, пироэлектрический и магнитоэлектрический эффекты насинтезированных образцах твердых растворов не наблюдаются, что связано, по всейвидимости, с недостаточной их поляризацией в полях E~10 кВ/см. При более высокихнапряженностях полей происходит пробой образцов.Основные результаты и выводы диссертационной работы1.
Определены условия синтеза керамики твердых растворов со структурой перовскита в системах (1-2x)BiScO3·xPbTiO3·xPbMg1/3Nb2/3O3 – BS·xPT·xPMN, (1-x)BiScO3·xPbTiO3· yMOz – BS·xPT·yMOz, M=Mn, Ni, Cr. Методом твердофазных реакций полученыобразцы твердых растворов BS·xPT·xPMN, 0,30≤x≤0,46, BS·xPT·yMOz, M=Mn, Ni, Cr,0,63≤x≤0,65, 0≤y<0,02, близких по составу к морфотропной фазовой границе (МФГ) междуромбоэдрической и тетрагональной фазами. Рентгенографически определены структурныехарактеристики синтезированных твердых растворов, найдено, что в системе BS·xPT· xPMNпри х=0,40 проходит МФГ между ромбоэдрической и тетрагональной фазами.2.
Установлено, что керамика BS·xPT·xPMN с 0,34≤x≤0,42 обладает сегнетоэлектрическими-релаксорными свойствами, проявляющимися в наличии выраженного максимумана температурных зависимостях диэлектрической проницаемости (T) при Tm, лежащей в21области 385–440 К; диэлектрической дисперсии при T<Tm с повышением Tm с ростом частоты от 0,1 до 100 кГц на ~25 К; узких ненасыщенных петель диэлектрического гистерезиса.3. Принадлежность BS xPT xPMN с 0,34≤x≤0,42 к сегнетоэлектрикам-релаксорамво многом определяет особенности их диэлектрических, пьезо- и пироэлектрическихсвойств. Найдено, что приложение постоянного электрического поля Е к образцам индуцирует в них переход в сегнетоэлектрическое состояние (при 320 К для Е=2,0 кВ/см,х=0,42), которое при нагреве переходит в сегнетоэлектрическое-релаксорное состояние(при 345 К для х=0,42). Проявление керамикой выраженных пьезо- и пироэлектрических эффектов объясняется переходом ее в сегнетоэлектрическое состояние при поляризации постоянным электрическим полем.4.
Установлено, что пьезоэлектрические характеристики поляризованной керамики BS·xPT·xPMN возрастают при приближении ее состава к МФГ - х=0,40. Для состава x=0,42: d33=410 пКл/Н, |d31|=150 пКл/Н, kp=0,43, kt=0,48, Tm(f=0,1-200 кГц)=390420 К. Этот же состав имеет весьма низкую механическую добротность QMrad=22(1),QMt=28(4), что делает его перспективным для ряда применений.5. Получены данные о влиянии добавок атомов M=Mn, Ni и Cr на диэлектрические,пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства керамики BS·xPT·yMOz. Найдено, чтовведение в керамику ~0,5 масс.% Mn или Cr понижает электропроводность и tg образцовпримерно на порядок, сохраняя на высоком уровне значения d33 (до ~400 пКл/Н) и Tc (~700К).
Результаты изучения температурных зависимостей пьезо- и пироэлектрического эффектов указывают на то, что существенный вклад в поляризацию образцов некоторых составовможет вносить электретная составляющая, величина которой зависит от состава режима поляризации образцов.6. Методом горячего прессования получены высокоплотные керамические образцыВСПС Bi3TiNbO9, Bi2CaNb2O9 и Bi2,5Na0,5Nb2O9 с добавками разных атомов (W, Ta, Mo, Sc,Nd, Ce, Li). Получены данные о влиянии указанных добавок на диэлектрические и пьезоэлектрические свойства керамики. Установлено, что образцы проявляют сегнетоэлектрические свойства с Tc, лежащей в области 1060 – 1210 К, величина их пьезомодуля d33(296 К)лежит в интервале 11-18 пКл/Н и сохраняет свое значение вплоть до 900 К.7.
Для системы (1–x)BiFeO3·xPbFe2/3W1/3O3 - (1–x)BFO· xPFWO определены условиясинтеза и концентрационные границы (0≤x≤1) образования твердых растворов со структу-22рой перовскита. Найдено, что увеличение в системе содержания BFO вызывает понижениепри х=0,32 симметрии твердых растворов от ромбоэдрической до кубической; деградациюпика диэлектрической проницаемости при ~180 К, связанного с принадлежностью PFWO ксегнетоэлектрикам-релаксорам; повышение электропроводности керамики на ~2 порядка.8. Методом твердофазных реакций синтезированы образцы Pb(Fe1-xMnx)2/3W1/3O3,0≤х≤1.
Определены границы образования в системе твердых растворов со структурой перовскита (0≤х≤0,8), установлено, что важным фактором для получения однофазных образцовявляется использование при синтезе инертной атмосферы. Твердые растворы со стороныPFWO проявляют сегнетоэлектрические-релаксорные свойства, которые постепенно деградируют при увеличении в образцах содержания Mn до x=0,3. Замещение атомов железа намарганец вызывает довольно резкое подавление АФМ упорядочения твердых растворов.Список цитируемой литературы:1. Яффе Б., Кук У., Яффе Г. Пьезоэлектрическая керамика // М.: Мир.
1974. 288 с.2. Piezoelectricity: evolution and future of a technology // Editors: W. Heywang, K.Lubitz, and W. Wersing. Springer Series in materials science. 2008. 580 p.3. Advanced Piezoelectric Materials. Science and Technology // Edited by K. Uchino.A volume in Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials. 2010. 678 p.4. Handbook of dielectric, piezoelectric and ferroelectric materials: Synthesis, properties and applications // Edited by Z.-G. Ye. Woodhead Publishing. CRC Press. 2008. 1096 p.5. Chen J., Shi H., Liu G. et.
al. J. Alloys and Compounds // 2012. V.537. P.280–285.6. Bokov A.A., Ye Z.-G. Recent progress in relaxor ferroelectrics with perovskitestructure // J. Mater. Sci. 2006, V.41. P.31–52.7. Гладкий В.В., Кириков В.А., Пронина Е.В // ФТТ. 2003. Т.45. С.1238-1244.Список основных работ, опубликованных по теме диссертационной работыСтатьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:1. М.А. Бехтин, А.А. Буш, А.Г. Сегалла.
Получение и электрофизические исследования керамики (1−x) BiScO3∙xPbTiO3 с добавками MnO2 и Ni2O3. Неорганическиематериалы. 2014. Т.50. №1. С.104-110 (M.A. Bekhtin, A.A. Bush, A.G. Segalla. Preparation and Electrical Properties of (1-x)PbScO3 xPbTiO3 Ceramics with MnO2 and Ni2O3 Additions. Inorganic Materials. 2014. V.50. No1. P.95-100).232. М.А. Бехтин, К.Е. Каменцев, В.Я. Шкуратов, А.А. Буш. Структура и свойстватвердых растворов (1-x)BiFeO3·xPbFe2/3W1/3O3 (0≤x≤1). Неорганические материалы.2014.
Т.50. №12. С.1357-1362 (M.A. Bekhtin, K.E. Kamentsev, V.Ya. Shkuratov, A.A.Bush. Structure and properties of (1-x)BiFeO3·xPbFe2/3W1/3O3 (0≤x≤1) solid solutions. Inorganic Materials. 2014. V.50. No12. P.1272-1276).3. М.А. Бехтин, А.А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
