Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Podstawowe właściwości ceramiki PFN domieszkowanej potasem

Bochenek D., Niemiec P., Cieplik B.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 1

9--13

PL

W pracy metodą jednoetapowej syntezy otrzymano ceramikę PFN, którą poddano modyfikowaniu potasem w ilości 1,0%, 2,0%, 3,0%, 4,0% i 6,0% mol. Przeprowadzono badania wpływu domieszki potasu na strukturę krystaliczną, mikrostrukturę i podstawowe właściwości ceramiki PFN. Wykazano, że hetrowalencyjne domieszkowanie PFN potasem w ilości od 2,0% mol. do 4,0% mol. wpływa pozytywnie na gęstość i jednorodność mikrostruktury ceramicznych próbek. Domieszka potasu w takiej ilości przyczynia się do ograniczenia powstawania nieferroelektrycznej fazy pirochlorowej podczas procesu technologicznego. Badania dielektryczne domieszkowanych składów wykazały, że potas wywołuje spadek wartości maksymalnej przenikalności elektrycznej i zmniejsza nieznacznie stopień rozmycia przemiany fazowej. Zwiększeniu ulegają także straty dielektryczne oraz przewodnictwo elektryczne. Nie zaobserwowano jednoznacznej tendencji wpływu wprowadzanej domieszki potasu na podstawowe parametry ceramiki PFN.

EN

In the work, PFN ceramics were obtained by a one-step synthesis. The ceramics were modified with the help of potassium incorporated in an amount of 1.0%, 2.0%, 3.0%, 4.0% and 6.0 mol%. Effects of the potassium dopant on the crystal structure, microstructure and main properties of the PFN ceramics were studied. It has been shown that the heterovalence doping of PFN by the potassium in the amount of 2.0-4.0 mol%. had a positive effect on the density and microstructural homogeneity of the ceramic samples. Such a potassium admixture limited the formation of the non-ferroelectric (pirochlore) phase during the technological process. Measurements of dielectric properties of the doped compositions have shown that potassium causes a decrease of the maximum permittivity and reduces slightly the degree of blur of the phase transition. There is also an increase in the dielectric loss and electrical conductivity. There was no a clear trend in the effect of the incorporated potassium additive on the basic parameters of the PFN ceramics.

2

Internal Friction in the PFN Ceramics with Chromium Dopand

Zachariasz R., Bochenek D., Bruś B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1773--1776

EN

An aim of this work was to determine an influence of an admixture, the chromium (for x from 0.01 to 0.06), on the mechanical properties of the PFN ceramics. The ceramics with chemical composition Pb(Fe0.5−xCr

PL

W pracy przedstawiono wpływ domieszki chromu (dla x = 0,01 − 0,06) na właściwości mechaniczne ceramiki PFN. Ceramika o składzie chemicznym Pb(Fe0.5−xCr

3

Ferroelectric and ferromagnetic properties of the (1–x)NiZnFeO4-(x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 composite

Bochenek D., Niemiec P., Zachariasz R., Guzdek P., Chrobak A., Ziółkowski G.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

86--91

EN

In the work the (1–x)NiZnFeO4-(x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 (NZF-PFN) composite of ferroelectromagnetic properties for x = 0.6 was obtained. The nickel-zinc ferrite as a magnetic component of the composite was to increase the magnetic properties of Pb(Fe1/2Nb1/2)O3, and at the same time to increase a coupling between the magnetic and electric sub-systems in the NZF-PFN composite. The synthesis of the NZF-PFN composite components was performed by the powder calcination method, whereas compacting of the synthesized composite powder by the free sintering method. Derivatographic, X-ray, microstructural, dielectric, magnetic, magnetoelectric examinations have been done for the obtained specimens. The results were presented in the Figures from 1 to 11. Magnetoelectric properties of NZF-PFN are eminently suitable for applications in sensors, actuators and transducers. The examinations showed occurrence of an influence of the magnetic subsystem on the electric properties in the NZFPFN composite.

PL

W pracy otrzymano kompozyt (1–x)NiZnFeO4-x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 (NZFPFN) dla x = 0,6, o właściwościach ferroelektromagnetycznych. Niklowocynkowy ferryt jako magnetyczny składnik kompozytu miał za zadanie zwiększenie magnetycznych właściwości Pb(Fe1/2Nb1/2)O3, a tym samym zwiększenie sprzężenia pomiędzy podukładami: magnetycznym i elektrycznym w ferroelektromagnetycznym kompozycie NZF-PFN. Syntetyzowanie składników kompozytu NZF-PFN przeprowadzono metodą kalcynacji proszków, natomiast zagęszczanie zsyntetyzowanego kompozytowego proszku metodą spiekania swobodnego. Dla otrzymanych próbek przeprowadzono badania derywatograficzne, rentgenowskie, mikrostrukturalne, dielektryczne, magnetyczne, magnetoelektryczne oraz mechaniczne próbek kompozytowych. Wyniki zostały zaprezentowane na rysunkach od 1 do 11. Właściwości elektromagnetyczne kompozytów NZF-PFN są szczególnie odpowiednie do zastosowań praktycznych w sensorach, mechanizmach napędowych i przetwornikach. Badania wykazały występowanie wpływu podukładu magnetycznego na właściwości elektryczne w kompozycie NZF-PFN.

4

Ferroelectric-ferromagnetic composites of based on Pb(Fe1/2Nb1/2)O3

Bochenek D., Niemiec P., Chrobak A., Ziółkowski G., Zachariasz R.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 1

59-64

EN

Ferroelectric ferromagnetic composites based on ferroelectromagnetic PbFe1/2Nb1/2O3 powder and ferrite powder (zinc -nickel ferrite-NiZnFe and zinc manganese ferrite -MnZnFe) were obtained in the presented study. The volume fraction of ferroelectromagnetic powder in the composite PFN-MnZnFe was equal to 90%, while the ferrite powder fraction was 10%. Synthesis of the components of the ferroelectric ferromagnetic composite was done by the powder calcination method. Final densification was done by the pressureless sintering method. On the obtained ferroelectric ferromagnetic composites, XRD investigations were performed as well as investigations of the microstructure, EDS, dielectric, magnetic, internal friction and electrical hysteresis loop. The results of these investigations have shown that the combination of ferroelectromagnetic PFN with magnetic ferrite caused an increase in the value of the dielectric permittivity of the composite. Therefore, the addition of the ferrite (Ni1-xZnxFe2O4, Mn1-xZnxFe2O4) as an additional component improves the magnetic properties of the PFN-ferrite composite. Taking into account the fact that the electric conductivity of zinc manganese ferrite (MnZnFe) is higher than the zinc nickel ferrite (NiZnFe), it seems to be a better material for obtaining composites based on ferrite and PFN powders.

PL

W pracy otrzymano ferroelektryczno ferromagnetyczne kompozyty na bazie ferroelektromagnetycznego proszku PbFe1/2Nb1/2O3 oraz proszku ferrytowego (ferrytu niklowo-cynkowego NiZnFe oraz ferrytu manganowo cynkowego MnZnFe). W kompozycie PFN-MnZnFe ferroelektromagnetyczny proszek PFN stanowił 90%, natomiast proszek ferrytowy stanowił 10%. Syntetyzowanie składników kompozytów przeprowadzono metodą kalcynacji proszków, natomiast zagęszczanie (spiekanie) zsyntetyzowanego kompozytowego proszku metodą spiekania swobodnego. Przeprowadzono badania rentgenowskie, mikrostrukturalne, EDS, dielektryczne, magnetyczne, tarcia wewnętrznego oraz elektrycznej pętli histerezy. Przeprowadzone badania wykazały, że połączenie ferroelektromagnetyka PFN z magnetycznym ferrytem wywołuje zwiększenie wartości przenikalności elektrycznych kompozytu. Dodatkowe czynniki magnetyczne w postaci ferrytu (Ni1-xZnxFe2O4, Mn1-xZnxFe2O4) zwiększają magnetyczne właściwości kompozytu PFN-ferryt. Ze względu na dużo wyższe przewodnictwo elektryczne ferrytu cynkowo-manganowego MnZnFe do projektowania kompozytów na bazie ferroelektrycznego proszku i proszku ferrytowego należy stosować ferryty cynkowo-niklowe (NiZnFe).

5

Technology and electrophysical properties of multiferroic PZT–PFT ceramics

Niemiec P., Skulski R., Bochenek D., Wawrzała P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1361--1364

EN

We present the results of obtaining and investigating ceramic samples of solid solution (1-x)(PbZr0.53Ti0.47O3)- x(PbFe0.5Ta0.5O3) [i.e. (1-x)PZT-xPFT] with x=0.25, 0.35 and 0.45 obtained using conventional ceramic technology. These materials belong to class of materials known as multiferroics. Solid solutions PZT-PFT are the lowest-loss room-temperature multiferroics known, and as a result there are very interesting for magnetoelectric devices. Paper presents the results of termogravimetric investigations, EDS, XRD and main dielectric measurements. It has been stated that with increasing content of PFT decreases the mean diameter of grains and more wide distribution of grain diameters is observed. For x=0.25 sharp phase transition from ferroelectric phase to paraelectric one is observed and high values of dielectric permittivity. Composition PZT-PFT with x=0.45 has the lowest values of dielectric permittivity, and the transition is more diffused. The increase of x leads also to the shift of the temperature of maximum of dielectric permittivity towards lower temperatures. Samples with x=0.25 and x=0.35 exhibit very low values of dielectric losses up to about 100°C. Dielectric losses for samples with x=0.45 are higher. For obtained PZT-PFT samples we have investigated P-E hysteresis loops at room temperature for frequency 1 Hz. For composition x =0.25 it after application the field about 2.5 kV/mm polarization is equal approximately 28 μC/cm2, while for x=0.35, and x=0.45 after application the field about 2.0 kV/mm the polarizations are equal about 25 μC/cm2 and 20 μC/cm2 respectively. Very low values of losses and high values of polarization lead to the conclusion that interesting material PZT-PFT for applications should be composition with x=0.25.

PL

Prezentujemy wyniki otrzymywania i badania próbek ceramicznych roztworu stałego (1-x)(PbZr0.53Ti0.47O3)- x(PbFe0.5Ta0.5O3) [i.e. (1-x)PZT-xPFT] , gdzie x=0,25; 0,35 i 0,45. Próbki zostały otrzymane przy użyciu konwencjonalnej technologii ceramicznej. Materiały te należą do klasy materiałów, znanych jako multiferroiki. Roztwory stałe PZT-PFT są obecnie multiferroikami o najniższych stratach dielektrycznych w temperaturze pokojowej i w efekcie są bardzo interesujące dla urządzeń magnetoelektrycznych. Artykuł przedstawia wyniki badań termograw i metrycznych, EDS, XRD i podstawowych pomiarów dielektrycznych. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości PFT zmniejsza się średnia średnica ziaren i obserwuje się bardziej szeroki rozkład średnic ziaren. Dla wartości x=0,25 obserwujemy ostre przejście z fazy ferroelektrycznej do fazy paraelektrycznej, przy czym wartość przenikalności elektrycznej w maksimum jest wysoka. Skład PZT-PFT x=0,45 ma najniższą wartość przenikalności elektrycznej w maksimum i przejście jest bardziej rozmyte. Wzrost x prowadzi również do obniżenia temperatury, w której występuje maksymalna wartość przenikalności elektrycznej. Próbki z x =0,25 i x =0,35 wykazują bardzo niskie wartości strat dielektrycznych do około 100°C. Straty dielektryczne dla próbek z x=0,45 są wyższe. Dla otrzymanych próbek PZT-PFT zostały wykonane również badania pętli histerezy P-E w temperaturze pokojowej z użyciem pola o częstotliwości 1 Hz. Do składu x=0,25 w polu elektrycznym o wartości 2,5 kV/mm polaryzacja jest równa około 28 μC/cm2, a dla x=0,35 i x=0,45 w polu o wartości 2,0 kV/mm polaryzacja jest równa około 25 μC/cm2 i 20 μC/cm2 odpowiednio. Bardzo niskie wartości strat i wysokie wartości polaryzacji prowadzą do wniosku, że ciekawym materiałem dla aplikacji jest skład x=0,25.

6

Ferroelectric–ferromagnetic composites based on PZT type powder and ferrite powder

Bochenek D., Niemiec P., Zachariasz R., Chrobak A., Ziółkowski G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1013--1017

EN

A ferroelectric-ferromagnetic composites based on PZT powder have been obtained in presented work. The main aim of combination of ferroelectric and magnetic powders was to obtain material showing both electric and magnetic properties. Ferroelectric ceramic powder (in amount of 90%) was based on the doped PZT type solid solution while magnetic component of the composite was nickel-zinc ferrite Ni1-xZnxFe2 O4 (in amount of 10%). The synthesis of components of ferroelectric-ferromagnetic composite was performed using the solid phase sintering. Final densification of synthesized powder has been done using free sintering. For obtained of ferroelectric-ferromagnetic composites the XRD, the microstructure, EDS, dielectric, magnetic, internal friction and electrical hysteresis loop investigations were performed. Obtained results shown the correlations between the magnetic subsystem and the electrical subsystem of the ferroelectric-ferromagnetic composites. Such properties of obtained composites give the possibility to use them in memory applications of new type.

PL

W pracy otrzymano ferroelektryczno-ferromagnetyczne kompozyty na bazie ceramicznego proszku typu PZT. Połączenie ferroelektrycznego i magnetycznego proszku miało na celu otrzymanie materiałów wykazujących zarówno elektryczne i magne- tyczne właściwości. Ferroelektryczny, ceramiczny proszek (w ilości 90%) stanowiły domieszkowane składy proszku typu PZT, natomiast magnetycznym składnikiem w kompozycie był niklówo-cynkowy ferryt (Ni1-xZnxFe2 O4). Syntetyzowanie składni- ków kompozytu ceramiczno-ferrytowego przeprowadzono metodą spiekania wy prasek w fazie stałej, natomiast zagęszczanie zsyntetyzowanego kompozytowego proszku metodą spiekania swobodnego. Przeprowadzono badania rentgenowskie, mikrostrukturalne. EDS. dielektryczne, magnetyczne, tarcia wewnętrznego oraz elektrycznej pętli hi sterczy. Badania wykazały, występowanie korclacji między podukładem magnetycznym i podukładem elektrycznym w ferroelektryczno-ferromagnetycznych kompozytach. Dzięki ferroelektrycznym i magnetycznym właściwościom otrzymanych kompozytów, materiały tego typu mogą znaleźć zastosowanie aplikacyjne w nowych typach pamięci.

7

Kompozyty multiferroikowe na bazie proszku PFN i żywicy epoksydowej

Bochenek D., Zachariasz R., Surowiak Z., Pielichowski K., Hebda E.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 1

26-32

PL

W artykule przedstawiono technologię wytwarzania oraz podstawowe właściwości fizyczne kompozytu o cechach multiferroikowych, których podstawowym składnikiem był ferroelektromagnetyczny proszek PbFe0,5Nb0,5O3 (PFN) wiązany za pomocą żywicy epoksydowej. Proszki PFN otrzymano dwuetapową metodą syntezy, tzw. metodą kolumbitu, oraz mokrą metodą chemiczną - wytrącania z roztworu. Zawartość składników kompozytu wynosiła 80% proszku PFN i 20% żywicy epoksydowej. Przeprowadzono badania mikrostrukturalne, tarcia wewnętrznego i podstawowych właściwości dielektrycznych. Badania wykazały, że mikrostruktura i właściwości kompozytu zależą od metody przygotowania proszku PFN. Żywica epoksydowa zmniejsza gęstość i obniża w znaczny sposób przenikalność elektryczną próbek kompozytowych. Przy zastosowanej metodzie otrzymywania kompozytów epoksydowo-ceramicznych próbki otrzymane z proszku PFN syntetyzowanego dwuetapową metodą kolumbitu wykazały optymalne właściwości.

EN

There are presented the technology and the basic physical properties of a multiferroic composite in the paper. Ferroelectromagnetic powder of PbFe0.5Nb0.5O3 (PFN) was a basic component of the composite, and epoxy resin has been used as a binding material (matrix). Two techniques were used to obtain the PFN ceramic powder: (i) a two-stage columbite method, (ii) a wet chemical method of solution precipitation. Contents of the components were as follows: 80% PFN powder and 20% epoxy resin. Microstructural, internal friction and basic dielectric investigations of the composites have been performed. These investigations showed that the microstructure and properties of the composite depend on the method of PFN powder manufacturing. The epoxy resin decreases density of the material and considerably reduces its dielectric permittivity. Epoxy/ceramic composites originated from PFN obtained by the two-stage columbite method showed the optimal properties.

8

Influence of cobalt admixture on the microstructure and dielectric properties of PFN ceramics

Bochenek D., Grabowski F., Niemiec P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 4

1071-1071

EN

Within our work a ceramic of the PFN type was obtained by a single stage method and it was subjected to a cobalt modification in the amount of: 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 and 6.0 mol%. Studies of the influence of the cobalt admixture on the crystalline structure, microstructure and ferroelectric properties of PFN ceramics were performed. It was shown that the iso-valence PFN admixing with cobalt had a positive influence on the density and ceramic microstructure. Higher cobalt admixtures (above 1.0 mol%) in PFN eliminate pyrochlore phase formation, and at the same time they reduce maximum electric permittivity values. The ferroelectric to paraelectric phase transition in the modified PFN compositions undergoes diffusion.

PL

W pracy otrzymano ceramikę typu PFN metodą jednoetapowej syntezy, modyfikowaną kobaltem w ilości: 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 i 6,0% mol. Przeprowadzono badania wpływu domieszki kobaltu na strukturę krystaliczna, mikrostrukture i podstawowe właściwości ceramiki typu PFN. Wykazano, że izowalencyjne domieszkowanie PFN kobaltem wpływa pozytywnie na gęstość i mikrostrukturę ceramiki. Większe ilości domieszki kobaltu (pow. 1,0%mol) w PFN eliminują powstawanie fazy pirochlorowej, a jednocześnie zmniejszają wartości maksymalnej przenikalności elektrycznej. Przemiana fazowa z ferroelektrycznej do paraelektrycznej fazy, w modyfikowanych składach PFN, ulega rozmyciu.

9

PFN Ceramics Synthesized by a Two-Stage Method

Bochenek D., Zachariasz R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 4

903-910

EN

In the work the Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 ceramics was obtained by a two-stage synthesizing method (columbite method). During the technological process the synthesis took place as a result of powder calcination method. An influence of technological conditions of the first stage of the ferroniobate (FeNbO4) synthesizing on the crystalline structure, the microstructure, the internal friction and relative density (Ρeksp/Ρeor ) was presented, and they influence basic properties of ε(T) and tan δ(T), Tm, S(E), P(E)) and electric conduction of the PFN ceramics. It has been found that a high temperature of the FeNbO4 synthesizing does not improve properties of the material and the optimum parameters of the PFN ceramics are obtained while synthesizing f FeNbO4 at the temperature of 1000 C for 4 h.

PL

W pracy otrzymano ferroelektryczną ceramikę Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 dwuetapową metodą syntetyzowania (metoda kolumbitu). Podczas procesu technologicznego synteza odbywała się w wyniku kalcynacji proszków. Przedstawiono wpływ warunków technologicznych pierwszego etapu syntetyzowania żelazo-niobianu (FeNbO4) na strukturę krystaliczną, mikrostrukturę, tarcie wewnętrzne oraz gęstość względna (Ρeksp/ Ρteor ), które wpływają na podstawowe właściwości ε(T) i tan δ(T), Tm, S(E), P(E)) i przewodnictwo elektryczne ceramiki PFN. Stwierdzono, że wysoka temperatura syntetyzowania FeNbO4 nie poprawia właściwości materiału, a optymalne parametry ceramiki PFN uzyskuje się przy syntetyzowaniu FeNbO4 w temperaturze 1000 C przez 4 h.

10

Multiferroic materials for sensors, transducers and memory devices (review article)

Surowiak Z., Bochenek D.

Archives of Acoustics

|

2008

|

Vol. 33, No. 2

243-260

EN

Chemical compositions and basic properties of smart materials (ferroics, biferroics, multiferroics) are introduced in this paper. Single phase and composite ferroelectromagnetics are characterized in detail. Multiferroic ferroelectromagnetics are materials which are both ferromagnetic/ferrimagnetic/antiferromagnetic and ferroelectric/ferrielectric, antiferrolectric in the same phase. As a result they have a spontaneous magnetization which can be switched by an applied magnetic field, a spontaneous polarization which can be switched by an applied electric field, and often there is some coupling between those fields. The physical mechanisms of the coupling process were analyzed. In the case of the ferroelectromagnetics in general the transitions method d electrons, which are essential for magnetism, reduce the tendency for off-center ferroelectric distortion. Such materials have all the potential applications of both their parent ferroelectric and ferromagnetic materials.