Sintering kinetics and properties of highly pure lead zirconate titanate ceramics [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Xianliang Huang

Huang

Sujets

• Naturwissenschaften

Informations

• Publié par: universitat_bayreuth
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 74
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

 
 
 
Sintering kinetics and properties of highly pure  
lead zirconate titanate ceramics 
 
 
 
 
 
 
 
 
Von der Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften der 
 
Universität Bayreuth 
 
 
 
Zur Erlangung der Würde eines Doktors der Naturwissenschaften 
 
– Dr. rer. nat. – 
 
Genehmigte Dissertation 
 
 
 
 
 
 
Vorgelegt von  
 
Xianliang Huang (黄贤良) 
aus AnQing, China 
 
 
Würzburg 2009 
 
 
 
  
 
 
 
 
Erklärung 
 
 
 
 
Hiermit  erkläre  ich  ehrenwörtlich,  daß  ich  die  Dissertation  „Sintering  kinetics  and 
properties of highly pure lead zirconate titanate ceramics“ selbständig angefertigt und 
keine anderen als die von mir angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. 
 
Ich erkläre außerdem, daß diese Dissertation weder in gleicher oder anderer Form bereits 
in einem anderen Prüfungsverfahren vorgelegen hat. 
 
Ich habe früher außer den mit dem Zulassungsgesuch urkundlich vorgelegten Graden 
keine weiteren akademischen Grade erworben oder zu erwerben versucht. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Würzburg, den 27. 07. 2009 
 
 
 
 
 
 
_________________________ 
 
Xianliang Huang 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
To those who have supported me through this endeavor 
                                                                                                
 
 
                          
 
 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
In memory of a dear friend Patrick FiedlerTable of Contents I
 
Table of Contents 


 
Abstract............................................................................................................................................................i 
Zusammenfassung........iii 
Chapter 1 Introduction...1 
1.1  Piezoelectricity.............................................................................................................................1 
1.2  Ferroelectricity2 
1.3  Lead zirconate titanate................................................................................................................6 
1.3.1  Phase diagram and morphotropic phase boundary (MPB).........................................6 
1.3.2  Synthesis and reaction sequences of PZT.......................................................................7 
1.3.3  Studies on sintering...........................................................................................................8 
1.3.4  Major variables affecting the properties of PZT ceramics..........................................11 
1.3.5  Dopant effects on PZT ceramics.....................................................................................14 
1.4  Purpose of present research.....................................................................................................17 
Chapter 2 Experimental procedure............................................................................................................19 
2.1  Characterizing Methods19 
2.1.1  Powder characterization.................................................................................................19 
2.1.2  Characterization of sintered PZT ceramics..................................................................20 
2.2  Specimen Preparation...............................................................................................................22 
2.2.1  Raw materials...................................................................................................................22 
2.2.2  Synthesis of PZT powders..............................................................................................22 
2.2.3  Green sample preparation and sintering......................................................................25 
2.3  In situ measurement of sintering behavior............................................................................25 
2.3.1  General procedure...........................................................................................................25 
2.3.2  Sintering in closed crucible.............................................................................................26 
Chapter 3 Data evaluation..........................................................................................................................28 
3.1  Rietveld refinement...................................................................................................................28 
3.2  Image analysis............................................................................................................................29 
3.2.1  Grain size measurement..................................................................................................29 
3.2.2  Homogeneity evaluation................................................................................................29 
3.3  Sintering behavior of PZT ceramics in TOMMI....................................................................30 
3.3.1  Temperature calibration30 
II Table of Content
3.3.2  Correction of thermal expansion...................................................................................30 
3.3.3  Calculation of sintering temperatures...........................................................................31 
3.3.4  Kinetic field and activation energy for sintering of PZT............................................31 
Chapter 4 Lead zirconate titanate ceramics from different raw materials and with lead 
nonstoichiometry.........................................................................................................................................33 
4.1  Introduction.33 
4.2  Comparison of PZT ceramics prepared from industrial‐used and highly pure raw 
materials.....................33 
4.2.1  Differential Thermal Analysis........................................................................................33 
4.2.2  X‐ray Diffraction Analysis..............................................................................