Frontpage Slideshow | Copyright © 2006-2011 JoomlaWorks Ltd.

Влияние линейных параметров частиц пьезофаз систем PbTiO3 – ABO3 (A = Pb, Ca, Sr, Ba; B =Ti, Mn, Zr, Sn) на их ристаллографическое строение фазвлияние линейных параметров частиц пьезофаз систем PbTiO3 – ABO3 (A = Pb, Ca, Sr, Ba; B =Ti, Mn, Zr, Sn) на

Нестеров А.А., Панич А.Е., Карюков Е.В., Гусенко И.В.
Влияние линейных параметров частиц пьезофаз систем PbTiO3 – ABO3 (A = Pb, Ca, Sr, Ba; B =Ti, Mn, Zr, Sn) на их ристаллографическое строение фаз
Процессы формирования сегнетофаз и макроструктуры пьезокерамики, создаваемой на их основе, зависят от размеров и формы частиц исходной шихты, концентрации и типа их дефектности, т. е. от химической и термической предыстории пресспорошков. В связи с этим, без достоверной информации о влиянии способов получения на кристаллическую структуру сегнетоэлектрических фаз, трудно понять природу целого ряда явлений, связанных с изменением сегнетоэлектрического состояния зерен керамики, изготовленной из шихты, синтезированной различными методами, или полученной методами диспергирования исходных порошков.
По мере накопления экспериментальных данных по электрофизическим параметрам (ЭФП) различных типов сегнето- и пьезоматериалов, становится всё более очевидным, что проблема прогнозирования этих свойств является комплексной и связана с четырьмя различными этапами структурирования указанных объектов: на нано – мезо- микро- и макроуровне. В частности, под наноуровнем структурирования системы понимают строение элементарной ячейки пьезофаз, которое зависит от методики их синтеза и относится к факторам, предопределяющим значение спонтанной поляризации микрочастиц в заданном температурном интервале и характер всех последующих уровней структурирования.
Целью данной работы было установление влияния методики синтеза сегнетофаз со структурой типа перовскита на строение их элементарных ячеек и размеры частиц порошков, формирующихся в различных системах, а также связи между размером частиц порошков и кристаллохимическим строением, образующих их фаз.
Фазы бинарных систем PbTiO3 – ABO3 (A = Pb, Ca, Sr, Ba; B =Ti, Mn, Zr, Sn) были получены методом твёрдофазных реакций (МТФР) и методом «химической сборки». В основе последней технологии лежит процесс заполнения полимерных матриц, представляющих собой многоядерные полимерные комплексы титана (IV), циркония(IV), олова (IV) и марганца(IV), и имеющие сходное строение с подрешёткой (В) целевого продукта, катионами, формирующими его подрешётку (А). Указанное взаимодействие реализуется за счёт протекающих в системах реакций обмена или внедрения при с.у.. В этом случае процесс преобразования промежуточных продуктов реакций в целевые фазы не требует значительных энергетических затрат. Это позволяет понизить температуру формирования целевого продукта реакции в среднем на 450 – 500оК и сократить время обжига шихты в 3 – 5 раз. Снижение энергии активации обсуждаемого процесса даёт возможность сохранять количественный состав целевых продуктов, что практически невозможно сделать в рамках традиционных технологий, основанных на методе твёрдофазных реакций.
В качестве матриц в работе использовались гидроксиды Ti (IV), Sn(IV), Mn(IV) и Zr (IV), некоторые формы которых имеют строение, сходное с подрешёткой (В) фаз со структурой перовскита
Например, для синтеза фаз со структурой типа перовскита состава PbxA1-xTiO3 ( A= Ca, Sr, Ba) использовалась оловая форма TiO2∙xH2O, которая вводилась во взаимодействие с PbO, а также с суспензиями, образующимися при реакции между концентрированным раствора NH3 и кристаллическими нитратами щелочноземельных элементов. Образующиеся аморфные продукты реакции, прокаливались при 500-1000ºК. По данным ДТА и ТГА термическое разложение первичных продуктов реакций протекает при температуре от 330 до 600°К. При этом система проходит через ряд промежуточных, локально стабильных состояний.
В процессе работы методом РСА определялись параметры элементарных ячеек синтезируемых фаз и значения областей когерентного рассеяния частиц (ОКР). Образование кубических фаз со структурой перовскита во всех исследованных системах наблюдается при 500-550 ºК и времени обжига 3-5 часа. С ростом температуры синтеза (выше 750°К наблюдается трансформация кубических фаз, образовавшихся при более низких температурах, в тетрагональные. Дальнейшее повышение температуры (интервал 800 – 950°К) и времени обжига порошков фаз, рассматриваемой системы, способствует:
а) расширению области тетрагональных твёрдых растворов со стороны PbTiO3; б) росту у этих фаз значения с/а; в) трансформации, в ряде случаев, тетрагональной фазы в ромбическую или ромбоэдрическую (рис. 1).
Опубликовано 11.01.2012 21:13