Synthesis, microstructure and the crystalline structure of the barium titanate ceramics doped with lanthanum

• Autorzy: Wodecka-Duś B. , Plońska M. , Czekaj D.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0163

Warianty tytułu

PL

Synteza, mikrostruktura i struktura krystaliczna ceramicznego tytanianu baru domieszkowanego lantanem

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

Abstrakty

EN

In the present study BaTiO₃ and Ba_1-xLa_xTiO₃ (0.1-0.4mol.% La) ceramic powders were synthesized by the conventional mixed oxide method (MOM). The characterization of the ceramic powders was carried out using a simultaneous thermal analysis (STA), with a combined DTA/TG/DTG system (Netzsch STA409). The results of thermal analysis allowed to determine the optimal temperature of synthesis. Microstructure was investigated by scanning electron microscopy (SEM), crystalline structure was studied by X-ray diffraction method (XRD). The EDS investigations showed that samples exhibited conservation of stoichiometry according to the chemical composition formula. The X-ray diffraction analysis confirmed formation of the desired crystalline structure both pure and La³⁺-doped BaTiO₃ ceramics exhibiting a perovskite-type structure ABO₃ with tetragonal symmetry P4 mm.

PL

W prezentowanej pracy przeprowadzono badania ceramiki BaTiO₃ and Ba_1-xLa_xTiO₃ (BLT) dla koncentracji z prze- działu 0,001< x <0,004 (0,l-0,4mol.% La). Ceramikę BLT wytworzono z mieszaniny prostych tlenków La₂O₃, TiO₂ i BaCO₃ (wszystkie o czystości 99,9+%, Aldrich Chemical Co.) Proszki ceramiczne otrzymano metodą konwencjonalną w stanie stałym (metodą MOM) i poddano badaniu mikrostruktury i struktury krystalicznej. Mieszaniny proszków poddano analizie termicznej. Wyniki analizy termicznej określiły optymalną temperaturę syntezy oraz procesy zachodzące podczas ogrzewania proszków. Następnie proszki formowano w dyski pod ciśnieniem 300MPa w matrycach ze stali nierdzewnej o średnicy 10 mm. Syntezę przeprowadzono w T_s =950°C t =2 godz. Ostatnim krokiem technologii było bezciśnieniowe spiekanie metodą swobodnego spiekania w T = 1350°C przez t =2 godziny. Morfologię otrzymanego materiału ceramicznego obserwowano metodą skaningowej mikroskopii elektronowej. Ceramikę BLT badano również pod względem składu chemicznego metodą EDS. Analizę strukturalną przeprowadzono metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Badania mikrostruktury i struktury krystalicznej ceramiki przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Badania EDS potwierdziły zachowanie stechiometrii otrzymanych próbek według wzoru chemicznego. Rentgenowska analiza dyfrakcyjna potwierdziły wytworzenie pożądanej struktury krystalicznej zarówno czystej ceramiki BaTiO₃ jak i z domieszką La³⁺. Otrzymana ceramika wykazuje strukturę typu perowskitu ABO₃ o symetrii tetragonalnej P4 mm. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem stężenia La³⁺ w BaTiO₃ następuje zmniejszenie wielkości ziarn krystalicznych, zmniejszenie średniego wymiaru krystalitów, zmniejszenie objętości komórki elementarnej oraz wzrost obliczonej rentgenowskiej gęstości.

Słowa kluczowe

EN

Ba1-xLaxTi1-x/4O3; ceramics; La3+ doping; microstructure; perovskites

PL

ceramika; Ba1-xLaxTi1-x/4O3; ceramika BLT; stężenie La3+; mikrostruktura; perowskity

• 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: 1305--1308
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Wodecka-Duś B.

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

autor

Plońska M.

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

autor

Czekaj D.

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

Bibliografia

• [1] K. Ćwikiel, E. Nogas-Ćwikiel, Dielectric and pyroelectric properties of the Ba0:3Na0:7Ti0:3Nb0:7O3 ceramics obtained by sol-gel method, Phase Transitions 80, 141-146 (2007).
• [2] Y. Xu, Ferroelectric materials and their applications, North Holland, New York, 1991.
• [3] B. Wodecka-Duś, D. Czekaj, Właściwości elektryczne modyfikowanej elektroceramiki na bazie tytanianu baru, Ceramika/Ceramics, 103, 1, 241-246 (2008).
• [4] B. A. Boukamp, Solid State Ionics 169, 65 (2004).
• [5] M. E. V. Costa, P. Q. Mantas, J. Euro. Ceram. Soc. 19, 1077-1080 (1999).
• [6] H. Beltrn, E. Cordoncillo, P. Escribano, D. C. Sinclair, A. R. West, J. Am. Ceram. Soc. 87, 2132-2134 (2004).
• [7] B. Wodecka-Duś, D. Czekaj, Fabrication and dielectric properties of donor doped Ba Ti O3 ceramics, Archives of Metallurgy and Materials 54, 923-933 (2009).
• [8] R. A. Young, (Ed)., The Rietveld Method, Oxford University Press, 1995.