Диссертация (1091021), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Во избежание указанного окисления иполучения образцов Co1-xFexCr2O4 со структурой нормальной шпинели синтез следует проводить в инертной атмосфере.На изученных в области температур 100 -350 К при частотах измерительного поля 0,1 – 200 кГц температурных зависимостях (T), tg(T) и (T) наблюдаются монотонные возрастания без характерных для фазовых переходов ано-118мальных изменений. При этом образцы с 0 ≤ x < 0,5 характеризуются довольнонизкими значениями и tg и соответственно высокими значениями .Изучение системы (Bi1-xSrx)FeO3На синтезированных керамических образцах (Bi1-xSrx)FeOy проведенырентгенографические, рентгеноспектральные и термогравиметрические исследования. Установлено, что в системе для всех составов 0x1 образуютсятвёрдые растворы со структурой перовскита. Образцы в области составов0≤x≤0,1, 0,2≤x≤0,7 и 0,9≤x≤1 были однофазны, они представляли собой твёрдые растворы со структурой перовскита с симметрий R3c, Pm3m и P4mm соответственно.
В двух концентрационных областях, 0,1<x<0,2 и 0,7<x<0,9имеют место структурные фазовые превращения с изменением симметрииR3c Pm 3 m и Pm 3 m P4mm, соответственно.Впервые методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS)исследованы валентные состояния ионов железа в системе (Bi1-xSrx)FeOy (x = 0 1). Для этого были изучены Fe2p-, Fe3s-, Sr3d-, Bi4f- и O1s- рентгеновские фотоэлектронные спектры с поверхности керамик всех составов. Найдено, что вовсех образцах с x>0 присутствуют ионы и Fe3+ и Fe4+, в образцах с x<0,6 относительное содержание Fe4+/Fe3+ составляет 0,20 – 0,35, максимальное содержаниеFe4+ ионов, достигающее 0,45, обнаружено в образцах с x=0,9. Установлено наличие корреляции между концентрациями ионов Sr и Fe4+.Результаты термогравиметрических исследований образцов (Bi1xSrx)FeOyпоказывают, что валентные состояния железа в твёрдых растворахсоставов 0≤x≤0,5 сохраняют свои значения при нагреве вплоть до температур их плавления, а в твёрдых растворах с 0,5<x≤ 1 при нагреве выше 600оСпроисходит переход Fe4+ -- Fe3+.119Получение и изучение образцов системы SrO-CoO-Fe2O3Определены условия синтеза методами обычной керамической технологии и бестигельной зонной плавкиобразцов составав : SrFe12O19 (1),SrCo2Fe16O27 (2), Sr2Co2Fe12O22 (3), Sr3Co2Fe24O41 (4), Sr2Co2Fe28O46 (5), соответствующих гексаферритным фазам M (1), W (2), Y (3), Z (3) и X (5) типов.По данным выполненного РФА установлено, что при длительностиотжига ~8 часов при 1200оC керамические образцы состояли из гексаферритных фаз M- и W- типов, для образования гексаферритной фазы Z-типадлительность отжига должна превышать 20 часов.
Зонная перекристаллизация с линейной скоростью 3 - 5 мм/ч позволяет получить кристаллы гексаферритных фаз M- и W- типов.В области температур 100 – 750оС и частот 0,1 – 200 кГц изучены температурные зависимости диэлектрической проницаемости (T), тангенса угла диэлектрических потерь tg(T) и удельного электрического сопротивления (T) полученных образцов. На зависимостях (T) в области температурперехода в парамагнитное состояние (~620 К) обнаружены особенности ввиде максимумов.
Выраженных особенностей на зависимостях (T) и tg(T),характерных для фазовых переходов, не наблюдается, возможное их наличие маскируется, по всей видимости, повышенной проводимостью образцов.Наблюдаемые на зависимостях особенности в виде ступенек и максимумов,положение которых смещается с частотой в сторону высоких температур,имеют релаксационный характер.Изучено влияние на проводимость образцов вводимых в них добавокAl, Ti, Nb, Y, K, Pb, Bi в количестве 5 ат. %. Заметный эффект пониженияпроводимости достигнут в случае добавок Al. На поляризованных образцахSr3Co2(Fe0,95Al0,05)24O41 зафиксировано проявление МЭ эффекта с величинойМЭ коэффициента V, равной 80 мВ/(см·Э).120Глава 4. ТОЛСТОПЛЁНОЧНЫЕ СЛОИСТЫЕ КОМПОЗИТНЫЕСТРУКТУРЫ ЦИРКОНАТ-ТИТАНАТ СВИНЦА – ФЕРРИТНИКЕЛЯ-ЦИНКА: ПОЛУЧЕНИЕ МЕТОДОМ СЕТКОТРАФАРЕТНОЙПЕЧАТИ И МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА4.1.
Изготовление композитных структур методом сеткотрафаретной печатиПроцесс изготовления толстоплёночных слоистых композитных структурвключал следующие стадии.1. Приготовление порошков ЦТС и НЦФ с размером зёрен порядка единиц микрометров.2.
Приготовление композиций перемешиванием наполнителей ЦТС илиНЦФ и связующей компоненты, представляющей собой раствор этилцеллюлозыв терпинеоле.3. Нанесение контактного слоя Ag−Pd на керамическую подложку.4. Формирование из полученных композиций плёнок ЦТС или НЦФ толщиной 10 − 20 мкм методом сеткотрафаретной печати на поверхности контактного слоя, нанесённого на подложку.5. Сушка нанесённых плёнок.6. Увеличение толщины плёнки до 40 − 90 мкм путём последовательногонанесения методом сеткотрафаретной печати на поверхность высушеннойплёнки второго, третьего и т.
д. слоёв.Необходимость утолщения слоя связана с трудностями поляризации композиционных структур с толщиной слоёв менее 10 мкм.7. Для получения двухслойных структур на подложку вначале наносилислой ЦТС необходимой толщины, подсушивали его, а затем описанным вышеспособом на нём формировали второй слой НЦФ.8.
Для получения трёхслойной структуры на подложку вначале наносилидвухслойную структуру ЦТС−НЦФ со слоями необходимой толщины, подсу-121шивали её, а затем описанным образом на поверхности структуры формировалиещё один слой ЦТС.9. Высокотемпературная термообработка композиционных структур.10. Нанесение на поверхность композиционных структур верхнего контактного слоя.4.1.1. Получение исходных порошков ЦТС и НЦФВ качестве исходной пьезоэлектрической компоненты композитныхструктур использовали порошки ЦТС19 состава (Pb0.95Sr0.05)(Zr0.53Ti0.47)O3 + 1масс.%Nb2O5 или ЦТС23 состава (Pb0.95Sr0.05)(Zr0.53Ti0.47)O3 +3 масс.%PbO + 0,1масс.%Co3O4.
В качестве магнитострикционной компоненты использовали порошки НЦФ состава Ni1−xZnxFe2O4 c x = 0 или 0,5. Синтез ЦТС, НЦФ (x = 0) иНЦФ (x = 0,5) был осуществлён при температурах 1473, 1673 и 1773 K соответственно, по обычной керамической технологии путём проведения твёрдофазныхреакций в смесях указанных составов. После первого отжига составы тщательноперемешивали и проводили второй отжиг с повышением температуры на 373 K.Для доведения размеров частиц до единиц микрометров и улучшения смачивания порошка в полимерной связке, наполнители измельчали в ступке, а затем втечение 4 ч перемалывали в шаровой мельнице Fritsch Pulverisette.4.1.2.
Приготовление композицийКомпозиции для сеткотрафаретной печати толстых плёнок готовили путём смешивания порошка наполнителя ЦТС или НЦФ с полимерным связующим, который представлял собой раствор этилцеллюлозы в терпинеоле, обладающий хорошей термо- и влагостойкостью. Терпинеол обеспечивает оптимальную вязкость композиции, в результате чего она просачивается через сеткотрафарет. Весовое содержание наполнителя в композиции составляло около70 масс.%. Сформированные композиции представляли собой неньютоновскую122жидкость, состоящую из мелкодисперсных частиц наполнителя с размерами порядка 1 − 5 мкм, распределённых в диэлектрической полимерной матрице.4.1.3. Нанесение нижнего контактного слояКонтактный слой площадью 9 х 18 мм наносили на керамические подложки из оксида алюминия размером 20 х 40 мм и толщиной 0,5 мм с оптическиполированной поверхностью.
Для изготовления слоя применяли пасту Ag−Pdмарки ПП-11 (г. Зеленоград, НПП „Дельта-Пасты“), которую вжигали в подложку при 1373 K в течение 10 мин. При более высоких температурах происходило плавление образующейся смеси. Ag−Pd-контактный слой использовали вкачестве нижнего электрода при последующих исследованиях электрофизических характеристик структур.4.1.4. Сеткотрафаретная печатьОписанным выше в п. 2.1.3 способом с использованием лабораторногопечатного станка ПЦ-40-48 был осуществлён процесс сеткотрафаретной печати.Были получены образцы с одним (ЦТС или НЦФ с x = 0 или 0,5), двумя(ЦТС−НЦФ) и тремя (ЦТС−НЦФ−ЦТС) плёночными слоями.
Толщина каждого слоя составляла 10 − 50 мкм.4.1.5. Сушка и высокотемпературная обработка плёнокПосле нанесения каждого слоя (ЦТС или НЦФ) необходимой толщины онвыдерживался в течение 8 − 10 мин для усадки и выравнивания рельефа поверхности, а затем высушивался в термостате при температуре 423 K в течение30 мин.
Для получения двухслойных и трёхслойных композиционных структурна поверхность высушенного слоя аналогичным образом наносили следующийслой (НЦФ или ЦТС).123T,C0970 C 010 мин8 часов400 C 06ч10ч14ч20ч10мРисунок 4.1. Температурно-временной режим отжига композитных структур.Полностью сформированные и высушенные структуры для их спекания ипридания прочности подвергали термообработке при температуре 1373 K в течение 10 мин (рис.
4.1). Применению более высоких температур, обеспечивающих лучшее спекание слоёв, препятствовала низкая температура плавленияконтактного слоя Ag−Pd. Контактный слой на верхнюю поверхность структурнаносили после их термообработки путём вжигания пасты Ag при температуре1073 K.
Размеры верхнего контактного слоя выбирали несколько меньшимиразмеров плёночной структуры для предотвращения закорачивания. Этот слойиспользовали далее в качестве второго электрода при исследовании электрофизических свойств структур.Таким образом, в результате последовательного выполнения операций поуказанным пунктам были изготовлены однослойные плёнки ЦТС и НЦФ, а также двухслойные ЦТС−НЦФ и трёхслойные ЦТС−НЦФ−ЦТС композитныеструктуры с характерной толщиной каждого слоя 10 − 50 мкм. Внешний видполученных слоистых композитных структур, нанесённых на керамическиеподложки, показан на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
