钛酸铋钙陶瓷的织构化与其稀土掺杂改性研究.pptx
钛酸铋钙陶瓷的织构化与其稀土掺杂改性研究
汇报人：
2024-01-14
REPORTING
目录
引言
钛酸铋钙陶瓷的制备与表征
钛酸铋钙陶瓷的织构化研究
稀土掺杂改性研究
实验结果与讨论
结论与展望
PART
01
引言
REPORTING
钛酸铋钙陶瓷是一种具有优异介电性能、压电性能和铁电性能的无机非金属材料，在电子、通信、医疗、环保等领域具有广泛的应用前景。
钛酸铋钙陶瓷的织构化是指通过控制陶瓷的微观结构，如晶粒大小、晶界结构、缺陷等，来改善其宏观性能的过程。织构化是提高钛酸铋钙陶瓷性能的重要手段之一。
稀土元素具有独特的电子结构和物理化学性质，将其作为掺杂剂引入到钛酸铋钙陶瓷中，可以显著改善陶瓷的微观结构和宏观性能，进一步拓展其应用领域。
国内外学者在钛酸铋钙陶瓷的织构化方面开展了大量的研究工作，通过优化制备工艺、控制原料配比、添加助烧剂等手段，成功制备出了高性能的钛酸铋钙陶瓷材料。
在稀土掺杂改性方面，国内外学者也进行了广泛的研究，发现稀土元素的引入可以显著提高钛酸铋钙陶瓷的压电性能、介电性能和铁电性能等。
目前，钛酸铋钙陶瓷的织构化和稀土掺杂改性研究已经成为无机非金属材料领域的研究热点之一，未来将继续向着高性能化、多功能化和应用拓展等方向发展。
通过本研究，旨在开发出高性能的钛酸铋钙陶瓷材料，提高其压电性能、介电性能和铁电性能等，为电子、通信、医疗、环保等领域的应用提供优质的材料基础。
研究目的
本研究不仅有助于深入了解钛酸铋钙陶瓷的织构化和稀土掺杂改性机理，还将为高性能无机非金属材料的制备提供新的思路和方法，推动无机非金属材料领域的发展。同时，本研究的应用前景广阔，将为电子、通信、医疗、环保等领域的发展提供重要的技术支持。
研究意义
PART
02
钛酸铋钙陶瓷的制备与表征
REPORTING
选用高纯度Bi2O3、CaCO3、TiO2等原料，确保陶瓷的纯净性和一致性。
原料选择
通过调整原料配比，优化陶瓷的性能，如提高压电性能、降低介电损耗等。
配方设计
将原料按一定比例混合，并通过球磨机进行长时间球磨，以获得均匀细腻的混合物。
混料与球磨
成型与烧结
工艺优化
采用压制成型或注浆成型等方法制备陶瓷坯体，并在高温下进行烧结，使陶瓷致密化。
通过调整烧结温度、保温时间等工艺参数，优化陶瓷的微观结构和性能。
03
02
01
压电性能测试
介电性能测试
铁电性能测试
热学性能测试
采用压电常数测试仪测量陶瓷的压电常数和机电耦合系数等压电性能参数。
采用铁电测试仪测量陶瓷的铁电性能，如剩余极化强度、矫顽场强等。
利用阻抗分析仪测试陶瓷的介电常数、介电损耗等介电性能参数。
利用热分析仪测试陶瓷的热膨胀系数、热导率等热学性能参数。
PART
03
钛酸铋钙陶瓷的织构化研究
REPORTING
通过在陶瓷基体中加入模板晶粒，利用模板晶粒的导向作用，促进基体晶粒沿特定方向生长，从而形成织构。
模板晶粒生长法
在高温高压下，使陶瓷粉末颗粒重排、致密化，同时利用热压过程中的塑性变形，促进晶粒定向排列，实现织构化。
热压烧结法
在陶瓷粉末中加入磁性颗粒，利用磁场作用使磁性颗粒定向排列，从而带动周围晶粒的定向生长，形成织构。
磁场定向排列法
晶界结构变化
织构化可能导致晶界结构发生变化，如晶界角度、晶界相组成等，进而影响陶瓷的力学性能和介电性能。
晶粒尺寸变化
织构化过程中，晶粒尺寸可能会发生变化，如晶粒长大或细化，这取决于具体的织构化方法和工艺参数。
缺陷控制
通过优化织构化工艺，可以控制陶瓷中的缺陷类型和数量，如气孔、裂纹等，提高陶瓷的致密性和可靠性。
织构化可以显著提高钛酸铋钙陶瓷的力学性能，如抗弯强度、断裂韧性等，使其具有更好的耐冲击性和耐磨性。
力学性能提升
通过织构化调控陶瓷的微观结构，可以改善其介电性能，如介电常数、介电损耗等，使其在高频电子器件中具有更好的应用前景。
介电性能改善
织构化还可能影响钛酸铋钙陶瓷的热学性能，如热导率、热膨胀系数等，从而满足特定应用场景下的热学要求。
热学性能优化
取向附生机制
01
在模板晶粒生长法中，模板晶粒与基体晶粒之间通过取向附生机制实现定向生长。即模板晶粒的晶体学取向影响基体晶粒的生长方向和形态。
塑性变形机制
02
热压烧结法中的塑性变形机制是指在高温高压下，陶瓷粉末颗粒发生塑性变形和流动，促进晶粒定向排列和致密化过程。
磁场作用机制
03
磁场定向排列法利用磁场对磁性颗粒的作用力，使磁性颗粒在磁场方向上定向排列。同时，磁性颗粒与周围晶粒之间的相互作用力也促进了晶粒的定向生长。
PART
04
稀土掺杂改性研究
REPORTING
根据离子半径、电负性等因素，选择合适的稀土元素如镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)等。
采用固相反应法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等方法将稀土元素掺