Сборник научных трудов по материалам
жүктеу/скачать 3,44 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА СООСАЖДЕНИЯ ДЛЯ ПОНИЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СИНТЕЗА ПЬЕЗОМАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ ЦТС Пахомов А.С.
- Карпенко К.И.
|
Список литературы 1. Ткачев С.М. Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций / С.М. Ткачев. – М.: УО «ПГУ», 2006. – 345 с. – ISBN 5-7501-0296-3. 2. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Изд. 2-е, исправленное и дополненное. – М.: Наука–Физматлит, 2007 – 416 с. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА СООСАЖДЕНИЯ ДЛЯ ПОНИЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СИНТЕЗА ПЬЕЗОМАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ ЦТС Пахомов А.С. старший преподаватель кафедры общей и неорганической химии Южного федерального университета, Россия, г. Ростов-на-Дону Карпенко К.И. магистр кафедры общей и неорганической химии Южного федерального университета, Россия, г. Ростов-на-Дону В работе показано, что использование в качестве прекурсоров свежеосаждённых гидроксидов титана и циркония позволяет понизить температуры синтеза пьезоматериа- лов на основе фаз со структурой перовскита. Ключевые слова: пьезокерамика, перовскит, метод соосаждения, синтез, сегнето- жесткость, ксерогель, легирующие добавки, ЦТС-36, ЦТС-БС-2, ПКР-8. Материалы на основе фаз со структурой перовскита в настоящее время являются основой большинства пьезокерамических материалов. Основными требованиями, предъявляемыми к этим материалам являются высокие значе- ния электромеханических коэффициентов и высокая стабильность в электри- ческих полях различной мощности, а так же, стабильности в широком темпе- ратурном интервале. В настоящее время разработана целая группа материа- лов на основе фаз системы ЦТС, которые удовлетворяют указанным выше требованиям. Однако основным недостатком известных технологических процессов их получения является плохая воспроизводимость электрофизиче- ских параметров конечных керамических изделий, что связано с трудностью воспроизведения количественного состава изготавливаемой керамики. Это предопределяется тем, что основным методом синтеза исходной шихты оста- ётся твердофазный синтез, имеющий целый ряд недостатков: а) нарушение состава конечного продукта за счёт испарения (PbO, Bi 2 O 3 , CdO, WO 3 и т.д.) или термического разложения (Fe 2 O 3 , MnO 2 , V 2 O 5 и т.д.) исходных оксидов. 9 б) высокие температуры процесса, что способствует установлению в системе равновесий с заметной концентрацией прекурсоров. в) технологическая проблема равномерного распределения легирую- щих добавок в синтезируемой шихте. Одним из путей понижения температуры синтеза материала является использование активных прекурсоров, в частности свежеосажденных гид- роксидов Ti и Zr. В качестве пьезоматериалов были выбраны материалы: ЦТС-36, ЦТС- БС-2 и ПКР-8, которые охватывают широкий диапазон сегнетожесткости: ЦТС-36 относится к сегнетомягким материалам, ЦТС-БС-2 является матери- алом средней жесткости, ПКР-8 – сегнетожесткий материал, относящийся к пьезокерамическим материалам устойчивым к электрическим и механиче- ским воздействиям. Изделия из таких материалов предназначены в основном для устройств, работающих в силовых режимах: прямой – обратный пье- зоэффект. Их диэлектрические и пьезоэлектрические характеристики ста- бильны во времени и в широком температурном диапазоне, кроме этого, они мало изменяются при приложении к образцам электрического поля. Составы образцов ЦТС-36, ЦТС-БС-2 и ПКР-8 принадлежат морфо- тропной области. Особенностью этих материалов является то, что содержа- ние основной фазы ЦТС в них не менее 95 мол.%, поэтому на первое место при синтезе указанных фаз выходит вопрос равномерного распределения до- бавок в объёме материала. В связи с тем, что в процессе твердофазного син- теза гомогенизация образцов достаточно сложна, воспроизводимость матери- алов данных типов является относительно низкой. Даже в пределах одной партии / может изменяться на ± 20 % , значения пьезомодулей на ± 25%. Данные материалы требуют очень жёсткого соблюдения условий спе- кания керамики: повышение или понижение температуры по сравнению с оптимальной, приводит к снижению плотности образцов или к их неконтро- лируемой рекристаллизации. Такое же влияние оказывает и время спекания образцов, а также скорость нагрева их в процессе спекания. Прекурсоры для всех этих материалов получались соосаждением гид- роксидов Ti и Zr из азотнокислых растворов с помощью водного раствора аммиака. Легирующие добавки вводились в эту систему после проведения операции соосаждения. После получения осадка он отделялся от жидкой фа- зы методом декантации. Несколько раз промывался дистиллированной водой и высушивался. Полученный ксерогель разлагался при нагревании. Как показывает дериватограмма (рис. 1-3), полное разрушение ксероге- ля происходит при t = 480°С, а начало разрушения при t = 100°С. Поэтому в этом промежутке нагревание шло очень медленно (1 градус в минуту), чтобы избежать разбрызгивания материала. При t = 400-411°С делалась полка в те- чении одного часа. 10 Рис. 1. Дериватограмма для материала ЦТС-36 Рис. 2. Дериватограмма для материала ЦТС-БС-2 Рис. 3. Дериватограмма для материала ЦТС-БС-2 11 Рентгенофазовый анализ разрушенного ксерогеля в этих условиях по- казал наличие рентгеноаморфной фазы, поэтому материал последовательно прокаливался при t = 500 и 600°С. После прокаливания при t = 600°С, РФА показал, что фаза перовскита сформировалась. Однако полученная из данной фазы керамика имела сравнительно низкую значения диэлектрической про- ницаемости и пьезомодулей. Поэтому материал прокаливался при более вы- соких температурах (700°С-800°С). После прокаливания при 800°С керамика из материалов состава ЦТС-36, ЦТС-БС-2 и ПКР-8 показала свойства, хоро- шо согласующиеся с литературными данными (таблица). Пьезоэлементы из материалов состава ЦТС-36, ЦТС-БС-2 и ПКР-8 изготавливались по обычной керамической технологии. Таблица жүктеу/скачать 3,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|