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北方工业大学 本科毕业设计（论文）开题报告书 题 目： Hf掺杂对BF-BT压电陶瓷的影响 指导教师： 王大伟 专业班级： 材控10A-1 学 号： 10108010131 姓 名： 李小强 日 期： 2014 年 月 日 选题的目的、意义 作为三大材料之一的无机非金属材料之一。陶瓷作为先进材料的一员而被分列为先进陶瓷材料,又称之为精细陶瓷,以 区别于传统陶瓷。按其使用和性能分类,又可分为先进结构陶瓷与先进功能陶瓷。前者是以利用力学和热学性能为主的材料,因此 又可称之 为高 温结构 陶瓷;后者 则以利用 电、磁、光、铁电、压电、热释 电等吐能及其偶合为主的材料,亦称之为电子陶瓷。 压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等，除了用于高科技领域， 目前在日常生活、工业、军事和医疗等方面获得广泛的应用。压电陶瓷在日本发展的很快，产量占世界的2/3。压电陶瓷的特点是制造容易，可做成各种形状；可任意选择极化轴方向；易于改变瓷料的组分而得到具有各种性能的瓷料；成本低，适于大量生产。但由于是多晶材料，所以使用频率受到限制。目前最常用的压电陶瓷有钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、三元系压电陶瓷、透明铁电陶瓷以及铌酸盐系陶瓷等。 掺杂是改善高温压电陶瓷性能的重要手段之一。但目前对掺杂机理还未能解释清楚。为了研究Hf掺杂对（1-x）BiFeO3–xBaTiO3的影响，所以采用掺入微量Hf进行实验。通过掺入微量Hf就有可能大大的改变（1-x）BiFeO3–xBaTiO3的微观结构、材料的介电性能、（1-x）BiFeO3–xBaTiO3固溶体的铁电性能、机械品质因数等。 二、本题的基本内容 实验选取纯度都为分析纯的Bi2O3、Fe2O3,BaCO3,TiO2，HfO2为原料,按化学式（1-x）BiFeO3-xBaTiO3进行配比称量,然后分别使掺加3%、5%、7%的Hf，以乙醇为介质进行球磨12 h,经烘干、过筛,在800℃下预烧2h,预烧之后再球磨12h,烘干后加入4%的聚乙烯醇水溶液作黏结剂进行造粒,在4MPa的压力下干压成直径为10 mm,厚为1.2 mm的圆片,并在700℃下进行烧结成瓷,然后在陶瓷圆片上、下表面涂上中温银浆并烧结成电极。然后用X射线衍射仪测定样品的相结构,并测试样品的压电应变常数d33。 实验步骤： 配料：进行料前处理，除杂去潮，然后按配方比例称量各种原材料并掺加一定量的HfO2。 球磨：目的是将各种原料混匀磨细，为预烧进行完全的固相反应准备条件。采取球磨机进行乙醇湿磨12h。 烘干：在马弗炉100℃，24h烘干。 过筛：将烘干的药品过60目筛。 5、预烧：将药品放入坩埚中加盖，在马弗炉800℃，2h烧结。 6、二次球磨：目的是将预烧过的压电陶瓷粉末均匀磨细，为成瓷均匀性能一致打好基础。 7、二次烘干：在马弗炉100℃，24h烘干。 8、二次过筛：将烘干的药品过60目筛。 9、造粒：将药品加入4%PVA粘合剂剧烈搅拌，过80目筛。 10、成型：目的是将制好粒的料压结成所要求的预制尺寸的毛坯。 11、排胶：目的是将制粒时加入的粘合剂从毛坯中除掉，马弗炉中600℃，2h。 12、烧结：将毛坯在高温下烧结成瓷。 13、外形加工：将烧好的陶瓷用砂纸打磨加工到所需要的成品尺寸。 14、被电极：在陶瓷表面设置上导电电极，所用方法为银层烧渗。 15、高压极化：使陶瓷内部电畴定向排列，从而使陶瓷具有压电性能。直流电场下极化电压为3～5kV，温度100～150°C，时间5～20min。 16、性能测试：陶瓷性能稳定后检测各项指标，看是否达到了预期的性能要求 三、完成期限和主要措施 完成期限： 文献综述（2月24日—3月7日） 开题报告（3月10日—3月14日） 外文翻译（3月17日—3月21日） 设计图纸（3月24日—5月23日） 毕业设计说明书（5月26日—6月13日） 主要措施 阅读相关文献 定期与老师讨论相关问题及解决方案 向相关领域内的专家和工程师请教 对图纸进行审核 进行试验，完成相关实际测试 对样机试验 四、预期达到的目标 制备B