Effect of Bi2O3 excess on morphology and structure of BiNbO4 ceramics

• Autorzy: Czekaj D. , Lisińska-Czekaj A. , Osińska K. , Biernacki K.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0166

Warianty tytułu

PL

Wpływ nadmiaru Bi2O3na morfologię i strukturę ceramiki BiNbO4

• Konferencja: Composites and Ceramic Materials - Technology, Application and Testing (13 ; 13-15.05.2013 ; Białowieża, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Goal of the present research was to fabricate BiNbO₄ ceramics from the mixture of powders by the solid state reaction route and pressureless sintering at various temperatures (T_S =870°C and T_S =910°C) and study microstructure, phase composition and crystalline structure of BiNbO₄ ceramics. Four batches were fabricated and examined, namely the one fabricated from the stoichiometric mixture of reagent - grade oxide powders, viz. Bi₂ O₃ and Nb₂ O₅ as well as the ones with an excess of 3%, 5% and 10% by mole of Bi₂ O₃ . It was found that apart from the main orthorhombic α-BiNbO₄ phase additional phases, namely tetragonal Bi₅Nb₃O₁₅, and cubic Bi₃ NbO₇ are possible to form from the mixture of bismuth oxide and niobium oxide. It was found that α-BiNbO₄ ceramics exhibited the orthorhombic symmetry identified as Pnna (52). However, small differences in elementary cell parameters were found for the samples sintered from stoichiometric and non-stoichiometric mixture of initial powders.

PL

Celem niniejszej pracy było wytworzenie ceramiki BiNbO₄ z mieszaniny proszków metodą reakcji w fazie stałej z następującym spiekaniem swobodnym przeprowadzonym w temperaturze T_S =870°C i T_S =910°C. Ponadto zbadano wpływ zawartości Bi₂ O₃ na mikrostrukturę, skład chemiczny, fazowy i strukturę krystaliczną ceramiki BiNbO₄. Mieszaniny tlenków wyjściowych Bi₂O₃ i Nb₂O₅ przygotowano zarówno w ilości stechiometrycznej, jak i z nadmiarem tlenku bizmutu odpowiednio 3%mol, 5%mol i 10%mol. Na podstawie rentgenowskiej fazowej analizy stwierdzono, że oprócz głównej fazy rombowej α-BiNbO₄ wytworzona ceramika zawiera niewielkie domieszki fazy tetragonalnej Bi₅NB₃O₁₅ i regularnej Bi₃NbO₇. Stwierdzono, że faza α-BiNbO₄ wykazuje symetrię rombową opisywaną jako Pnna (52), natomiast niestechiometryczność mieszaniny proszków wyjściowych powoduje niewielkie różnice parametrów komórki elementarnej.

Słowa kluczowe

EN

BiNbO4 ceramics; pressureless sintering; X-ray diffraction; phase analysis; crystal structure

PL

spiekanie bezciśnieniowe; ceramika BiNbO4; dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego; analiza fazy; budowa kryształu

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 4
• Strony: 1317--1321
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czekaj D.

• University of Silesia, Department of Materials Science, 2 Śnieżna Str., 41-200 Sosnowiec, Poland

autor

Lisińska-Czekaj A.

• University of Silesia, Department of Materials Science, 2 Śnieżna Str., 41-200 Sosnowiec, Poland

autor

Osińska K.

• University of Silesia, Department of Materials Science, 2 Śnieżna Str., 41-200 Sosnowiec, Poland

autor

Biernacki K.

• University of Silesia, Department of Materials Science, 2 Śnieżna Str., 41-200 Sosnowiec, Poland

Bibliografia

• [1] W. Wersing, Microwave ceramics for resonators and filters, Current Opinion in Solid State and Materials Science 1, 5, 715-731 (1996).
• [2] N. Wang, M.-Y. Zhao, Z.-W. Yin, W. Li, Effects of complex substitution of La and Nd for Bi on the microwave dielectric properties of Bi Nb O4 ceramics, Materials Research Bulletin 39, 439-448 (2004).
• [3] H. Kagata, T. Inoue, J. Kato, I. Kameyama, Low-fire bismuth-based dielectric ceramics for microwave use, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 3152 (1992).
• [4] MATCH! Version 2.0.11, CRYSTAL IMPACT, Postfach 1251, 53002 Bonn, Germany (URL: http://www.crystalimpact.com/match).
• [5] A. Lisińska-Czekaj, D. Czekaj, Fabrication and study of BiNbO4 ceramics, Key Engineering Materials 512-515, 1212-1217 (2012).
• [6] M. Płońska, D. Czekaj, Studies of temperature and fabrication methods influence on structure and microstructure of Bi Nb O4 microwave electroceramics, Archives of Metallurgy and Materials 56, 4, 1169-1175 (2011).
• [7] Ch. D. Ling, R. L. Withers, S. Schnidt, J. G. Thomon, Areview of bismuth-rich binary oxides in the systems Bi2O3-Nb2O5, Bi2O3-Ta2O5, Bi2O3-Mo O3, and Bi2O3-WO3, Journal of Solid State Chemistry 137, 42-61 (1998).
• [8] A. Lisińska-Czekaj, D. Czekaj, Synthesis of Bi5Ti Nb WO15 ceramics, Archives of Metallurgy and Materials 54, 4, 869-874 (2009).
• [9] I. S. Yakimov, P. S. Dubinin, O. E. Piksina, Method of regularized multipeak reference intensity ratio for quantitative X-ray phase analysis of polycrystalline materials, Inorganic Materials 47, 15, 1681-1686 (2011). Received: 20.