용융염으로 제조한 PN계 압전 세라믹스의 상 및 미세구조 제어 = Control of Phases and Microstructures on Piezoelectric PN Ceramics Synthesized by Molten Salts
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발행연도
1995
작성언어
Korean
KDC
602.000
자료형태
학술저널
수록면
17-32(16쪽)
제공처
강유전성 세라믹스 재료로 처음 발견된 BaTiO₃는 perovskite 구조를 가진다. 1953년 G. Goodman은 PbO-Nb₂O_(5)계의 Lead Niobate(PbNb₂O_(6))가 높은 Curie 온도(570℃)를 가진 압전성 재료임을 발표하였으며, 이 구조는 perovskite 구조가 아닌 alkali tungsten bronze 구조로서, 낮은 기계적 품질계수, Qm과 높은 전기기계 결합계수, d_(33)를 가지고 있지만, 제조시 강유전상인 orthorhombic상 외의 이상(異相)이 공존하고, 비정상(abnormal) 입자 성장의 문제로 인하여 응용이 제한되어 왔다.
본 연구에서는 고상반응에서의 이상과 비정상 입자 성장의 문제점을 해결하고, 보다 저온에서의 강유전성 PbNb₂O_(6) 세라믹스 제조를 위하여, 용융염(molten salt) 합성법으로 PN계 세라믹스 분말을 제조하였다.
PbO-Nb₂O_(5)계에 염으로 KCl과 NaCl을 각각 또는 공정조성을 같은 무게 %로 혼합하여 1050℃에서 열처리한 후 수세시킨 시료는 모두 orthorhombic상을 나타내었으며 La₂O₃와 Nd₂O₃를 첨가시킨 시료도 고상반응에서와 같은 밀도 증가의 효과를 나타내었다.
PbO/Nb₂O_(5)의 몰비(=R)를 0.5, 1.0, 1.5, 2.0으로 변화시켜 용융염 합성한 시료에서는, 몰비에 따라 각각 형상이 다른 PN₂, PN, P₃N₂, P₂N의 주요 상이 출현하였으며, 고상반응에서 출현하는 P_(5)N₂(Pb_(5)Nb₄O_(15))상은 보이지 않았다.
Ferroelectric lead metaniobate. PbNb₂O_(6). discovered by Goodman has a high Curie temperature(570℃) and therefore has attracted considerable attention for possible high-temperature application. but the applications have been limited due to the problems of microstructures.
In the present study, the effects of additives on the phase stability and microstructure of the products synthesized by molten salts(KC1 and NaCI) were investigated.
The experimental results are a s follows,
Reaction rate was faster in molten salt when compared to those of solid-state reaction.
K^(+) ions partially replaced Pb^(2+) ions in PbNb₂O_(6) and also stabilized the tetragonal form of PbNb₂O_(6) like Ba^(2+) and Sr^(2+) in solid-state reaction. The reactivity of NaCl with Nb₂O_(5) was greater than that of KCI and formed NaNbO₃(cubic) phase with incorporated with Pb.
In the case of La₂O₃and Nd₂ O₃ addition, it was found to be very effective to inhibit the abnormal grain growth, resulting in fully dense and fine grain microstructures on the sintered products.
For a PbO/Nb₂O_(5) ratio equal to 3. Pb_(5)Nb₄O_(13) observed in the solid-state reaction was not found in molten salt synthesis.
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