تاثیر متغیرهای مختلف تف جوشی بر ریزساختار و خواص دی الکتریکی تیتانات بیسموت

در تحقیق حاضر، تاثیر پارامترهای مختلف تف جوشی شامل دما، زمان نگه داری و سرعت حرارت دهی بر چگالش، ریز ساختار و خواص دی الکتریک سرامیک تیتانات بیسموت (bi4ti3o12) مورد بررسی قرار گرفت. تیتانات بیسموت با استفاده از روش حالت جامد و مواد اولیه اکسید تیتانیوم و اکسید بیسموت سنتز گردید. نتایج حاصل از پراش اشعه ایکس (xrd) نمونه های تف جوشی در دماهای مختلف نشان می دهد که در دماهای تف جوشی بیشتر از °c 1075 به دلیل اتلاف بیسموت از تیتانات بیسموت، فاز ثانویه ای پیروکلر (bi2ti2o7) ایجاد می شود. بیشترین چگالی با مقدار 97 درصد دانسیته نسبی با ریز ساختاری با مورفولوژی دانه های بشقابی، در شرایط بهینه تف جوشی دمای °c 1075، زمان یک ساعت و سرعت حرارت دهی °c/min 5 حاصل می شود. نتایج مربوط به اندازه گیری خواص دی الکتریکی نشان داد که ثابت دی الکتریک و اتلاف دی الکتریک تیتانات بیسموت وابستگی زیادی به چگالی آن دارد. با افزایش چگالی نمونه ها، ثابت دی الکتریک به صورت خطی افزایش و اتلاف دی الکتریک به صورت تابع نمایی کاهش یافت. بهترین خواص دی الکتریکی با ثابت دی الکتریکی 290 و فاکتور اتلاف دی الکتریک 0.013 در نمونه تف جوشی شده در شرایط بهینه بدست آمد.

The effect of sintering parameters on the microstructure and dielectric properties of bismuth titanate

In the present work, the effect of sintering parameters including sintering temperature, soaking time, and heating rate on densification, microstructure, and dielectrical properties of bismuth titanate (Bi4Ti3O12) ceramics were investigated. Bismuth titanate was synthesized by the solid state method and titanium oxide and bismuth oxide used as raw materials. Xray diffraction (XRD) indicated, pyrocholore phase of Bi2Ti2O7 as secondary phase was appeared at sintering temperature higher than 1075 °C due to bismuth loss in bismuth titanate. The maximum relative density of 97% with platelike grains was acquired in optimized sintering condition for samples sintered at 1075 °C for 1 h with heating rate of 5 °C/min. The results of the dielectric properties showed that the dielectric constant and the dielectric loss of bismuth titanate ceramic are very sensitive to relative density. With increase of relative density of samples, the dielectric constant increased linearly and the dielectric loss decreased exponentially. The best dielectric properties with maximum dielectric constant (290) and minimum dielectric loss (0.013) were obtained for samples sintered in optimal sintering conditions.