Bi 3.15 Nd 0.85 Ti 3 O 12 /CoFe 2 O 4 复合陶瓷组织结构演变及铁电铁磁性能
发布时间：2024-03-19 03:24
多铁性材料因不同铁性序参量(尤以铁电序和铁磁序为重要)之间存在耦合与相互调制使其在能量转换、信息存储等众多领域具有潜在应用价值,得到了学者们的广泛关注与研究。通常的多铁性材料分单相和复相两种类型。本征单相多铁性材料往往需要极低温条件才能显现其多铁性能;复相多铁材料序参量间的耦合需借助两相界面的应力传递,界面应力的稳定性和持久性较差,在应用中必然造成疲劳失效。特别在复合多铁薄膜中,刚性基体对薄膜的夹持作用导致应力传递异常困难。针对上述问题,本文利用多种金属离子源的溶胶-凝胶工艺配制稳定复合凝胶,设计一种具有铁磁相镶嵌于连续性铁电相基体之中的复合形式,并在界面处实现两相的共格连接,进而得到介于上述两种方式之间的类单相的新型Bi3.i5Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4(BNdT/CFO)复合陶瓷。本课题从复合凝胶的晶化行为、共格界面的形成机制、复合陶瓷的烧结致密化及共格相界面对复合陶瓷物理性能影响等方面进行了系统研究。研究结果表明,采用乙二醇为溶剂,醋酸为催化剂,利用(次)硝酸盐部分替代金属醇盐可制备稳定的BNdT/CFO混合凝胶。采用两步法煅烧工艺,得到原位自分离的两相复合陶瓷粉体...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 多铁性材料的研究进展
1.2.1 单相多铁性材料
1.2.2 复合多铁性材料
1.2.3 复合多铁性材料的界面问题及相关理论研究
1.2.4 文献综述简析
1.3 课题选用材料的结构及性能论述
1.3.1 Bi4Ti3O12的结构及性能
1.3.2 CoFe2O4结构与性能
1.4 本文的主要研究内容
第2章 试验材料及研究方法
2.1 Sol-Gel法制备复相陶瓷粉体的原始材料
2.2 材料制备工艺
2.2.1 Sol-Gel法制备Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4粉体
2.2.2 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4陶瓷块体制备
2.3 组织结构及性能表征的分析方法
2.3.1 热物分析表征
2.3.2 组织结构表征
2.3.3 振动光谱分析
2.3.4 PFM压电原子力显微镜分析
2.3.5 磁电性能分析
第3章 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合陶瓷粉体及晶化过程
3.1 复合溶胶-凝胶的配制及质量控制
3.1.1 复合溶胶原料组分选择
3.1.2 复合溶胶凝胶质量控制
3.2 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合凝胶晶化分析
3.2.1 TG-DTA分析
3.2.2 不同温度煅烧粉体的X射线分析
3.2.3 不同温度煅烧粉体的红外光谱分析
3.2.4 不同温度煅烧粉体微观形貌演变
3.2.5 不同温度煅烧粉体的磁性能
3.3 晶化Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合粉体的介电性能分析
3.3.1 晶化后 0.5BNdT-0.5CFO复合粉体的室温介电性能
3.3.2 晶化后 0.5BNdT-0.5CFO复合粉体的介温谱分析
3.4 关于复合陶瓷粉体晶化过程的讨论
3.5 本章小结
第4章 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合陶瓷致密化及动力学过程
4.1 复合陶瓷粉体烧结收缩性表征
4.1.1 煅烧后陶瓷粉体的同步热分析
4.1.2 陶瓷素坯烧结收缩的过程研究
4.2 烧结温度对陶瓷致密度的影响
4.3 烧结温度与物相结构演变
4.4 陶瓷致密化过程中的微观形貌表征
4.4.1 热蚀法对陶瓷微观结构的研究
4.4.2 化学腐蚀法对陶瓷微观结构的研究
4.5 复合陶瓷致密化的影响因素讨论及动力学
4.6 致密化陶瓷的铁电性能表征
4.7 本章小结
第5章 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合陶瓷共格相界面及对性能的影响
5.1 复合陶瓷中的共格相界面
5.1.1 BNdT/CFO复合陶瓷的显微形貌
5.1.2 BNdT/CFO复合陶瓷晶粒成分分析
5.1.3 BNdT/CFO复合陶瓷物相分析
5.1.4 TEM/HRTEM分析复合陶瓷相界面
5.1.5 (1-x) BNdT- x CFO复合陶瓷拉曼光谱分析
5.2 共格相界面对复合陶瓷性能的影响
5.2.1 BNdT/CFO复合陶瓷铁电性能
5.2.2 BNdT/CFO复合陶瓷室温介电性能
5.2.3 BNdT/CFO复合陶瓷磁性
5.3 温度对共格相界面与复合陶瓷性能影响
5.3.1 BNdT/CFO复合陶瓷介温性能
5.3.2 BNdT/CFO复合陶瓷阻抗研究
5.3.3 BNdT/CFO复合陶瓷共格相界面的热匹配性
5.4 关于共格相界面的讨论
5.5 本章小结
第6章 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合陶瓷的电畴及微观极化
6.1 BNdT中电畴的理论组态
6.2 化学腐蚀法研究BNdT电畴
6.3 压电原子力显微镜(PFM)研究BNdT电畴
6.4 TEM超点阵观察BNdT电畴
6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3932250
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 多铁性材料的研究进展
1.2.1 单相多铁性材料
1.2.2 复合多铁性材料
1.2.3 复合多铁性材料的界面问题及相关理论研究
1.2.4 文献综述简析
1.3 课题选用材料的结构及性能论述
1.3.1 Bi4Ti3O12的结构及性能
1.3.2 CoFe2O4结构与性能
1.4 本文的主要研究内容
第2章 试验材料及研究方法
2.1 Sol-Gel法制备复相陶瓷粉体的原始材料
2.2 材料制备工艺
2.2.1 Sol-Gel法制备Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4粉体
2.2.2 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4陶瓷块体制备
2.3 组织结构及性能表征的分析方法
2.3.1 热物分析表征
2.3.2 组织结构表征
2.3.3 振动光谱分析
2.3.4 PFM压电原子力显微镜分析
2.3.5 磁电性能分析
第3章 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合陶瓷粉体及晶化过程
3.1 复合溶胶-凝胶的配制及质量控制
3.1.1 复合溶胶原料组分选择
3.1.2 复合溶胶凝胶质量控制
3.2 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合凝胶晶化分析
3.2.1 TG-DTA分析
3.2.2 不同温度煅烧粉体的X射线分析
3.2.3 不同温度煅烧粉体的红外光谱分析
3.2.4 不同温度煅烧粉体微观形貌演变
3.2.5 不同温度煅烧粉体的磁性能
3.3 晶化Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合粉体的介电性能分析
3.3.1 晶化后 0.5BNdT-0.5CFO复合粉体的室温介电性能
3.3.2 晶化后 0.5BNdT-0.5CFO复合粉体的介温谱分析
3.4 关于复合陶瓷粉体晶化过程的讨论
3.5 本章小结
第4章 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合陶瓷致密化及动力学过程
4.1 复合陶瓷粉体烧结收缩性表征
4.1.1 煅烧后陶瓷粉体的同步热分析
4.1.2 陶瓷素坯烧结收缩的过程研究
4.2 烧结温度对陶瓷致密度的影响
4.3 烧结温度与物相结构演变
4.4 陶瓷致密化过程中的微观形貌表征
4.4.1 热蚀法对陶瓷微观结构的研究
4.4.2 化学腐蚀法对陶瓷微观结构的研究
4.5 复合陶瓷致密化的影响因素讨论及动力学
4.6 致密化陶瓷的铁电性能表征
4.7 本章小结
第5章 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合陶瓷共格相界面及对性能的影响
5.1 复合陶瓷中的共格相界面
5.1.1 BNdT/CFO复合陶瓷的显微形貌
5.1.2 BNdT/CFO复合陶瓷晶粒成分分析
5.1.3 BNdT/CFO复合陶瓷物相分析
5.1.4 TEM/HRTEM分析复合陶瓷相界面
5.1.5 (1-x) BNdT- x CFO复合陶瓷拉曼光谱分析
5.2 共格相界面对复合陶瓷性能的影响
5.2.1 BNdT/CFO复合陶瓷铁电性能
5.2.2 BNdT/CFO复合陶瓷室温介电性能
5.2.3 BNdT/CFO复合陶瓷磁性
5.3 温度对共格相界面与复合陶瓷性能影响
5.3.1 BNdT/CFO复合陶瓷介温性能
5.3.2 BNdT/CFO复合陶瓷阻抗研究
5.3.3 BNdT/CFO复合陶瓷共格相界面的热匹配性
5.4 关于共格相界面的讨论
5.5 本章小结
第6章 Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4复合陶瓷的电畴及微观极化
6.1 BNdT中电畴的理论组态
6.2 化学腐蚀法研究BNdT电畴
6.3 压电原子力显微镜(PFM)研究BNdT电畴
6.4 TEM超点阵观察BNdT电畴
6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3932250
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