Фазы, фазовые состояния и морфотропные области в n-компонентных системах сегнетоэлектрических твердых растворов

• Автор: Демченко, Олеся Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 244 с.

Актуальность темы, цель и задачи работы, связь темы с планом научных работ, научная новизна, практическая значимость, основные научные положения, выносимые на защиту, достоверность, надежность и обоснованность полученных результатов, личный вклад автора в разработку проблемы, апробация результатов работы, публикации, структура и объем работы, краткое содержание глав
ГЛАВА 1. Особенности морфотропного фазового перехода в системах твердых растворов (Аналитический литературный обзор)
1.1. Традиционное описание фазовой картины систем РЫгОз-РЪТЮз (ЦТС), )РЬт2;№і/}Оз-РЬТіО}(РМП-РТ)
1.2. Новый взгляд на морфологию области морфотропного перехода в системах твердых растворов РЫгОз-РЬТЮз, РЬ(Ь'Ьг/зМц 1/3)Оз-РЬТЮз, РЬ(НЬ2^П]/з)Оз-РЬТЮз

1.2.1. Система (1-х)РЬ2гОз-хРЪТЮз

1.2.2. Система (1-х)РЬМЬ2цМ%цОі-хРЬТіОз

1.2.3. Система (1-х)РЬШ2/з2пцзОз-хРЪТЮз

1.3. Многокомпонентные системы на базе ЦТС

1.3.1 Зависимости между электрофизическими, структурными и микроструктурными параметрами в многокомпонентных системах на основе ЦТС

1.3.2 Структура морфотропной области в многокомпонентных системах

на основе ЦТС

1.3.4 Дискуссия по поводу структуры морфотропной области
1.3.5 К вопросу о постоянстве параметров ячейки внутри морфотропной области
1.3.6 Связь экстремальных характеристик пьезокерамики с положением морфотропной области
1.4. О теории фазового перехода типа собственного распада бинарных твердых растворов, структуре моноклинной фазы и фазовой диаграмме свинецсодержащих оксидов со структурой типа перовскита

1.5.Феноменологическая теория морфотропного фазового перехода
(традиционный подход)
Краткие выводы. Постановка цели и задач работы
ГЛАВА 2. Объекты исследования. Методы получения и исследования
образцов
2.1. Объекты исследования
2.1.1 Бинарные системы (1 -х)РЬ2Юз-хРЬТЮз и (1 -х)РЬ ИЬз/зЩизОз-хРЬТЮз
2.1.2 Тройные системы 0.98РЬ(Пх1г1.х)Оз- 0.02Ва(^У//зВ1'2/з)Оз; 0.98РЬ(Пх2г1. х)03 - 0.02"Бг(УРизВЬ,з)Оз"; 0.98РЬ(Пх2г,.^Оз - 0.02"РЬ(ИЪтВи,г)Оз"
0.98(РЬо,9727Бго,о27з)(Пхгп.х)Оз-0,02 "РЬ(ЫЬтВ1 у2)0з "+1вес%РЬО;
0.98(РЬо,9727Бго,опз)(Пх2г1.х)Оз-0,02 "РЬО^ЬтВц/^Оз "+2вес%РЬСеОз
2.1.3 Четырехкомпонентная система 0.98(хРЬТЮз - уРЬ2г0р-хРЪЩузМ^изОз) — 0,02РЬвеОз
2.1.4 Обоснование необходимости и возможности исследования систем твердых растворов с малым концентрационным шагом, Ах < 1 мол.% (0,25
0,50 мол. %), и надежности полученных при этом результатов
2.2. Метод поиска морфотропной области
2.3. Методы получения образцов
2.3.1. Изготовление керамик, оптимизация условий синтеза и спекания
2.3.2. Изготовление измерительных образцов
2.3.2.1 Механическая обработка
2.3.2.2 Металлизация
2.3.2.3. Поляризация
2.4. Методы исследования образцов
2.4.1 Рентгенография
2.4.2 Определение плотностей (измеренной, рентгеновской и относительной)
2.4.4 Измерения диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих характеристик при комнатной температуре
2.4.5 Исследование относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в широком интервале температур
2.4.5.1 Расчет фундаментальных характеристик
ГЛАВА 3. Ромбоэдрическая, тетрагональная и промежуточные фазы в
морфотропной области системы ЦТС (термодинамический анализ)
3.1 О возможности появления фаз более низкой симметрии в области Рэ-*Т
перехода в системе ЦТС
ГЛАВА 4. Бинарные системы твердых растворов. Экспериментальные результаты. Обсуждение
4.1. Система (1-х)РЫгОз-хРЬТЮз (0.37<х< 0.57)
4.1.1. Измеренные, рентгеновские и относительные плотности образцов системы РЬПх1г1.хОз
4.1.2 Результаты рентгенофазового анализа синтезированных порошков и керамик
4.1.3 Структурное описание твердых растворов системы ЦТС. Уточненная фазовая диаграмма системы в интервале 0.37 <х< 0
4.1.4. Зависимости диэлектрических, упругих и пьезоэлектрических характеристик твердых растворов системы ЦТС при
# комнатной температуре от соотношения
компонентов
4.1.5 Электрофизические свойства системы в широком интервале
температур
4.1.6. Фундаментальные параметры системы ЦТС и их зависимость от концентрации компонентов
4.2. Система (1-х)РЬИЬ2/зМр1/зОз-хРЬТЮз(0<х< 1.0)
4.2.1. Измеренные, рентгеновские и относительные плотности образцов ТР 123 системы
4.2.2 Результаты рентгенофазового анализа синтезированных порошков и керамик
4.1.3 Структурное описание твердых растворов системы РМИ-РТ.
Ф Уточненная фазовая диаграмма системы в интервале 0 <х< 1
: 4.2.4. Зависимости диэлектрических, упругих и пьезоэлектрических
! характеристик твердых растворов системы РМИ-РТ при комнатной
температуре от соотношения компонентов
4.2.4. Особенности диэлектрических свойств системы в широком интервале температур
Краткие выводы

1.3.5 Связь экстремальных характеристик пьезокерамики с положением
морфотропной области
Как отмечалось выше, вопрос о связи экстремальных характеристик сегнетоэлектрических ТР с положением и структурой МО остается до конца не выясненным. Одна из точек зрения - о решающей роли максимальной в МО степени доменных переориентации в процессе поляризации керамики [124-126] не подтверждается экспериментальными данными.
Так, рентгеноструктурные исследования п-компонентных систем, [127-129] показали, что число совершенных в процессе поляризации остаточных доменных переориентации, отличных от 180°-ных, ц (%), находится приближенно в обратной зависимости от величины однородного параметра деформации д и достигает максимальной величины в Рэ- фазе, где д минимальней. В самой же МО при переходе из Т- фазы в Рэ только начинается подъем ц, обусловленный резким уменьшением здесь спонтанной деформации Т ячейки ($г) и появлением Рэ- фазы с низкой спонтанной деформацией (<5Рэ) (рис. 1.27).
Следует отметить, считают авторы, что соотношение между средними числами доменных переориентации в Рэ ?/Рэ и тетрагональной рТ фазах равно приблизительно отношению обратных величин спонтанных деформаций в
соответствующих фазах: — = = 3«(рис. 1.27), в то время как
отношение чисел возможных направлений вектора спонтанной поляризации в этих фазах составляет гораздо меньшую величину: ЛгРэ/А/;г=:8/6=1.33. Это лишний раз подтверждает значительно большую зависимость степени доменных переориентации от величины спонтанной деформации сегнетопьезокерамики, чем от числа возможных направлений вектора спонтанной поляризации в этих фазах, на которое ссылались авторы [124,126].
На рис. 1.27, взятом из [124], приведены, кроме этого, величины максимальной (Рр) И остаточной (ТУ реориентационных поляризаций, которые так же, как и р, максимальны в Рэ- фазе. Подобный же вывод следует из рис.