【摘 要】
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通过传统固相法合成了Bi7Ti4.5-xMnxW0.5O21(BTW-BIT-xMn)共生铋层状结构陶瓷,并对其结构和电学性能进行了系统的研究.XRD和SEM结果显示,所有组分均形成单一的铋层状结构陶瓷,并且Mn离子掺杂抑制了晶粒的长大.适量的Mn离子掺杂能使陶瓷样品的电学性能提升,并且在Bi7Ti4.45Mn0.05W0.5O21样品获得最优的电学性能,其压电常数d33高达19.3 pC/N,居里温度提升至701℃,在500℃电阻率高达2.1×108Ω·cm.通过Bi7Ti4.5-xMnxW0.5O21
【机 构】
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景德镇陶瓷大学 材料科学与工程学院 江西省先进陶瓷材料重点实验室,江西 景德镇 333403
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通过传统固相法合成了Bi7Ti4.5-xMnxW0.5O21(BTW-BIT-xMn)共生铋层状结构陶瓷,并对其结构和电学性能进行了系统的研究.XRD和SEM结果显示,所有组分均形成单一的铋层状结构陶瓷,并且Mn离子掺杂抑制了晶粒的长大.适量的Mn离子掺杂能使陶瓷样品的电学性能提升,并且在Bi7Ti4.45Mn0.05W0.5O21样品获得最优的电学性能,其压电常数d33高达19.3 pC/N,居里温度提升至701℃,在500℃电阻率高达2.1×108Ω·cm.通过Bi7Ti4.5-xMnxW0.5O21样品的退火曲线分析,Mn离子掺杂后的样品在550℃时,都保持了初始值80％以上,说明具有该材料具有良好的热稳定性.所有研究结果表明BTW-BIT-xMn陶瓷在高温压电领域具有较大的应用潜力.“,”Bi7Ti4.5-xMnxW0.5O21 (BTW-BIT-x Mn) bismuth layered-structure ceramics were synthesized by using the traditional solid-state method. Structure and electrical properties of the Bi7Ti4.5-xMnxW0.5O21were systematically studied. XRD and SEM results showed that all the samples were single phase bismuth layered compound and the grain growth was inhibited due to the doping with Mn. Electrical properties of the ceramics were improved after doping with Mn and the Bi7Ti4.45Mn0.05W0.05O21 sample exhibited optimal properties, with a piezoelectric constant d33 of 19.3 pC/N, Curie temperature of 701 ℃ and DC resistivity of 2.1×108 Ω·cm at 500 ℃. The annealing data indicated that more than 80％ of the initial value of piezoelectric constant was retained at 550 ℃, demonstrating that the material has high thermal stability. Such BTW-BIT-x Mn ceramics have great potential for high-temperature piezoelectric applications.
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