Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Technologia i podstawowe właściwości wieloskładnikowej ceramiki na bazie Pb(Zr0,75Ti0,25)O3 syntezowanej metodą zol-żel

Bochenek D., Niemiec P., Osiński M.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 2

90--96

PL

Celem pracy było otrzymanie wieloskładnikowej ceramiki typu PZT domieszkowanej chromem, tantalem i manganem, wykorzystując mokrą metodę chemiczną zol-żelową. Proces technologiczny otrzymywania ceramiki składał się z kilku etapów. W pierwszym etapie ceramiczny proszek o składzie Pb(Zr0,75Ti0,25)O3 otrzymano w wyniku syntezy zol–żelowej, a następnie w drugim etapie do bazowego składu wprowadzono domieszki w postaci tlenków chromu (w ilości 0,15% wag.), tantalu (w ilości 0,03% wag.) oraz manganu (w ilościach 0,5% wag. lub 1,0% wag.). Syntezowanie poszczególnych składników przeprowadzono metodą reakcji w fazie stałej, natomiast spiekanie zsyntezowanego materiału przeprowadzono dwiema metodami zagęszczania: spiekaniem swobodnym (FS) i metodą jednoosiowego prasowania na gorąco (HUP). Przeprowadzono badania mikrostrukturalne, rentgenowskie, homogeniczności składu (EDS) oraz podstawowych właściwości ferroelektrycznych i dielektrycznych. Badania wykazały, że wielopierwiastkowe modyfikowanie podstawowego składu Pb(Zr0,75Ti0,25)O3 domieszkami tlenków chromu, tantalu i manganu poprawia parametry użytkowe otrzymanych materiałów. Natomiast zastosowanie w procesie technologicznym metody jednoosiowego prasowania na gorąco (HUP) pozwala uzyskać próbki o jednorodnej drobnoziarnistej mikrostrukturze z większymi wartościami maksymalnej przenikalności elektrycznej. Wieloskładnikowe materiały typu PZT o tego typu właściwościach mogą znaleźć zastosowania w mikroelektronice i mikromechatronice do budowy wysokoczęstotliwościowych przetworników piezoelektrycznych.

EN

The aim of this work was to obtain multicomponent PZT-type ceramics doped with chromium, tantalum and manganese oxides. A technological process of obtaining the ceramics consisted of several stages. In the first step, the Pb(Zr0.75Ti0.25)O3 ceramic powder was synthesized by a sol-gel method, and in the second one, an admixture of chromium (0.15 wt.%), tantalum (0.03 wt.%) and manganese (0.5 wt.% or 1.0 wt.%) oxides was introduced to the base composition. The synthesis of individual components was performed by a solid phase reaction, and the sintering process was carried out by two methods: free sintering (FS) and hot uniaxial pressing (HUP). Microstructural studies, X-ray diffraction phase analysis, studies of the material homogeneity (EDS), and the basic ferroelectric and dielectric properties were carried out. The studies have shown that the multi-elemental modification of the basic composition of Pb(Zr0.75Ti0.25)O3 by the admixtures of chromium, tantalum and manganese oxides improve the performance of the obtained ceramics. The application of the hot uniaxial pressing method (HUP) in the technological process allows obtaining a sample with the homogeneous fine-grained microstructure and higher values of the maximum dielectric permittivity. The multicomponent PZT-based materials with that type of properties can be used in microelectronics and micromechatronics to build high-frequency piezoelectric transducers.

2

Mechanical losses and dielectric properties in ferroelectric-ferromagnetic composites

Zachariasz R., Bochenek D., Ilczuk J.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 4

245--249

EN

The work presents the technology and investigation results of ferroelectric-ferromagnetic composites based on ferroelectric powders of the PZT type and ferrite. The ferroelectric powder comprised two PZT type compositions: Pb0.84Ba0.16(Zr0.54Ti0.46)O3 + 1.0%at. Nb2O5 (PBZTN) and Pb(Zr0.51Ti0.49)O3 + 0.2%at. Bi2O3 + 0.03%at. Nb2O5 + 0.06%at. MnO2(PZTBNM). The initial constituents for obtaining the PZT type powders included oxides: PbO, ZrO2, TiO2, Nb2O5, Cr2O3 as well as carbonates: barium BaCO3 and strontium SrCO3. In the PZT-ferrite composites, the synthesized ferroelectric powder constituted 90%, whereas the ferrite powder (Ni0.64Zn0.36Fe2O4) was 10%. Temperature examinations of the internal friction (IF) of the PZT-ferrite type composites, which belong to nondestructive methods of material examination in mechanical spectrometry, and also measurements of the dielectric properties were performed. The IF method enabled the authors to determine mechanical properties such as mechanical losses or value of Young's modulus in a broad range of temperatures. For both the investigated composites, an increase in mechanical losses Q–1 and decrease in Young's modulus Y with an increase in temperature were observed. At the phase transition point connected with an electric sub-system change while changing from the ferroelectric to paraelectric state, a rapid increase in Young's modulus Ywas observed. It was confirmed in further investigations of dielectric properties ε(T) i tan δ(T).

PL

Praca przedstawia technologię i rezultaty badań dwóch ferroelektryczno-ferromagnetycznych kompozytów, otrzymanych na bazie ferroelektrycznych proszków typu PZT i ferrytu. Proszek ferroelektryczny stanowiły dwa składy typu PZT: Pb0.84Ba0.16(Zr0.54Ti0.46)O3 + 1.0%at. Nb2O5 (PBZTN) i Pb(Zr0.51Ti0.49)O3 + 0.2%at. Bi2O30.03%at. Nb2O5 + 0.06%at. MnO2(PZTBNM). Składnikami wyjściowymi do otrzymywania proszków typu PZT były tlenki: PbO, ZrO2, TiO2, Nb2O5,Cr2O3oraz węglany: baru BaCO3 i strontu SrCO3. W kompozytach typu PZT-ferryt zsyntetyzowany proszek ferroelektryczny stanowił 90%, natomiast proszek ferrytowy (Ni0.64Zn0.36Fe2O4) stanowił 10%. Przeprowadzono temperaturowe badania tarcia wewnętrznego (TW) kompozytów typu PZT-ferryt, które należą do nieniszczących metod badań materiałów w spektroskopii mechanicznej, a także pomiary właściwości dielektrycznych (temperaturowe zależności przenikalności elektrycznej i tangensa kąta strat dielektrycznych). Metoda TW pozwoliła określić właściwości mechaniczne, takie jak straty mechaniczne czy wartość modułu Younga, w szerokim zakresie temperatur. Dla obu badanych kompozytów zaobserwowano wzrost wartości strat mechanicznych Q–1 wraz ze wzrostem temperatury oraz spadek modułu Younga Y. W punkcie przemiany fazowej, związanej z przemianą podukładu elektrycznego przy przejściu ze stanu ferroelektrycznego w paraelektryczny, obserwowano gwałtowny spadek wartości modułu Younga Y. Przemiana ta została potwierdzona w kolejnych badaniach właściwości dielektrycznych ε(T) i tan c(T).

3

Influence of the Nb and Ba dopands on the properties of the PZT type ceramics

Zachariasz R., Bochenek D., Dziadosz K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 4

1217-1222

EN

Investigations of an influence of an admixture of ions Ba2+ and Nb5+ on dielectric and piezoelectric properties of the Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 (PZT) ceramics were conducted. The PZT type ceramics was synthesized by a conventional method, and compacted by a free sintering method. The PZT type specimens were poling by a low and high temperature method. It was found that there was a positive influence of adding 10mol%Ba and ~2mol%Nb simultaneously on a set of dielectric and piezoelectric parameters, which are important for practical applications of this PZT type ceramics.

PL

W pracy przeprowadzono badania wpływu domieszki baru Ba2+ i niobu Nb5+ na dielektryczne i piezoelektryczne właściwości ceramiki Pb(Zr0:53Ti0:47)O3(PZT). Ceramika typu PZT była syntetyzowana metodą konwencjonalną, a zagęszczana metodą swobodnego spiekania. Próbki typu PZT polaryzowano metodą niskotemperaturową i wyskotemperaturową. Wykazano, że domieszkowanie ceramiki PZT domieszka Ba w ilosci 10mol%Ba oraz domieszka niobu w ilosci ok. 2mol% Nb wpływa pozytywnie na jej dielektryczne i piezoelektryczne właściwości, co jest niezwykle istotne dla jej praktycznych zastosowań.

4

Wpływ technologii wytwarzania na stopień rozmycia ferroelektrycznych przemian fazowych w ceramice typu PZT

Dudek J., Bochenek D.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 3

393-399

PL

Materiałem użytym do badań wpływu technologii wytwarzania na stopień rozmycia przemiany fazowej w ceramice ferroelektrycznej były domieszkowane roztwory stałe typu PZT. W pracy wykazano, że o stopniu rozmycia przemian fazowych w PZT decydują głównie dwa czynniki: fluktuacje składu w mikroobjętościach ceramiki oraz niejednorodność rozkładu defektów i naprężeń mechanicznych. Na te dwa czynniki z kolei duży wpływ mają stosowane warunki technologiczne. Przy porównywaniu stopnia rozmycia przemian fazowych różnych materiałów ceramicznych typu PZT istotnym jest zastosowanie tego samego kryterium.

EN

Admixed solid solutions of the PZT type were used as a material to test the influence of ceramic material production technologies on a degree of phase change broadening. It has been shown in the work that two main factors decide about the degree of phase change broadening in PZT, that is composition fluctuations in the ceramic micro-volumes and heterogeneity in the distribution of defects and mechanical stresses. Technological conditions applied have a great influence on the two factors above. While comparing the degree of phase change broadening for different ceramic materials of the PZT type it is important to use the same criterion.

5

Stabilność częstotliwości rezonansowej rezonatorów z ceramiki piezoelektrycznej a ich struktura domenowa

Surowiak Z., Bochenek D., Gavrilyachenko S. V., Kupriyanov M. F.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2000

|

Vol. 46, nr 4

511-552

PL

Piezoceramiczne materiały na bazie PZT znajdują zastosowanie jako pasmowe filtry elektryczne. Materiały takie obok odpowiednich wartości parametrów elektrofizycznych muszą wykazywać wysoką temperaturową stabilność częstotliwości rezonansowej. Stabilność piezoceramiki na bazie dwuskładnikowego roztworu Pb(Zr1-xTix)O3 jest niewielka. Dlatego też prowadzone są intensywne badania majace na celu zmniejszenie względnej zmiany częstotliwości rezonansowej w roboczym zakresie temperatur (213-358 K). Na podstawie danych literaturowych i badań własnych przedstawiono podstawowe metody zwiększania temperaturowej stabilności, a w tym: długotrwałe wyprażanie, hartowanie, napromieniowanie, kompensowanie, dobór warunków technologicznych, dobór warunków polaryzowania, termocyklowanie, modyfikowanie składu chemicznego. Wykazano, że najbardziej efektywną metodą w tym zakresie jest dobór składu chemicznego i stosowanie wieloskładnikowych roztworów stałych typu PbTiO3-PbZrO3-σ ni=1Pb(B'1-aB" a)O3. [Wzór]

EN

Piezoceramic materials on the PZT basis are used as band electric filtres. Such materials, aparat from suitable values of electrophysical parameters must show high temperature stability of resonance frequency. Stability φr of the piezoceramics based on two-component solution Pb(Zr1-xTix)O3 is little. That is why intense examinations are held to decrease relative change of the resonance frequency in the working range of temperatures (213-358 K). Basing on literature data and our examinations there were shown basic methods of the temperature stability increase, among these: long-term annealing, hardening, irradiation, compensation, selection of technology conditions, selection of polarization, conditions, thermocycling, chemical composition modification. It was shown that the most effective method of those is chemical composition selection and use of the multicomponent solid of PbTiO3-PbZrO3-ni=1Pb(B'1-aB" a)O3. [Wzór]