Статья

Название статьи СТРОЕНИЕ ИНТЕРФЕЙСНЫХ ОБЛАСТЕЙ НАНОСТРУКТУРНЫХ КЕРАМИК ВАTIO3–WTIO3
Автор О.В. Карбань, О.М. Канунникова, Е.Н. Хазанов, А.В. Таранов
Рубрика РАЗДЕЛ III. НАНОМАТЕРИАЛЫ
Месяц, год 09, 2015
Индекс УДК 546.621/623:17
DOI
Аннотация Для сегнетоэлектрических керамик Ва-W-Ti-O, синтезированных методом одноосного сухого прессования с ультразвуковым воздействием с последующим спеканием, строение и состав интерфейсных областей изменяются немонотонно и определяются параметрами предварительного компактирования сухих нанопорошков (давление прессования, мощность ультразвукового воздействия). Анализ химического состава интерфейсных областей проводился методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Структура и средние по образцу характеристики интерфейсных границ в керамиках исследовались методом тепловых импульсов при гелиевых температурах. Наблюдалось несколько типов границ – границы между агломератами, границы между зернами в агломератах и границы между ОКР. Однако удовлетворительное соответствие результатов теоретического расчета и экспериментальных температурных зависимостей рассеяния неравновесных фононов в образцах наблюдается только в том случае, если R – это размеры зерен (частиц), составляющих агломераты. Наиболее оптимальной структурой интерфейсных границ обладают образцы, скомпактированные при Р (700800) МПа, которое позволяет сформировать интерфейсную область с преимущественной долей изотропной структуры. С увеличением давления при компактировании на поверхности сколов спеченных образцов растет количество вольфрама, который очевидно при спекании диффундирует в поверхностные слои зерен под воздействием температуры. Различие в температурной зависимости рассеяния неравновесных фононов при повышении давления свидетельствует об уменьшении толщины интерфейсного слоя для образца и увеличения его жесткости вследствие роста количества кубической фазы WO3 в образцах. Для образцов, скомпактированных при одинаковом давлении и различной мощности ультразвукового воздействия (0 кВт и 3 кВт), структура границ различна, что и определяет отличия акустических импедансов.

Скачать в PDF

Ключевые слова Керамика Ва-W-Ti-O; интрефейсные области; РФЭС; фононная спектроскопия.
Библиографический список 1. Unchino K., Takasu T. Property Variation of piezoelectric ceramics with microstructure // Inspectioneering Journal. – 1986. – Vol. 10. – P. 29-34.
2. Begg D., Vance E.R., Nowontny J. Effect on particle size on the room-temperature crystal structure of barium Titanate // Journal of the American Ceramic Society. – 1994. – Vol. 77. – P. 3186-3192.
3. M.-B.Park [et al.] Phase transition and physical characteristics of nanograined BaTiO3 ceramics synthesized from surface-coated nanopowders // J. Am. Ceram. Soc. – 2004. – Vol. 87, No. 3. – P. 510-512.
4. Gleiter H. Materials with Ultra-Fine Grain Sizes // Deformation of Polycrystals: Proc. of 2ndRISO Symposium on Metallurgy and Materials Science: еds. N. Hansen, T. Leffers, H. Lithold. – Roskilde: RISO Nat. Lab., 1981. – P. 15-21.
5. Yamamoto T., Sakuma T. Abnormal grain growth of BaTiO3 with small cation
nonstoichiometry // Mater. Sci. Forum. – 1996. – Vol. 204-206. – P. 491-496.
6. Yamamoto T. [et.al]. Grain boundary structures in TiO2-excess barium titanate // J. Mare. Res. – 1998. – Vol. 13, No. 12. – P. 3449-345210.
7. Иванов В.В., Иванов С.Н., Карбань О.В., Таранов А.В., Хазанов Е.Н., Хрустов В.П. Исследование структуры нанокерамики оксида TiO2 методами рентгенографии, атомной силовой микроскопии и кинетики тепловых фононов // Неорганические материалы. – 2004. – Т. 40, № 11. – С. 1400-1406.
8. Канунникова О.М., Карбань О.В. Возможности метода рентгеноэлектронной спектроскопии для анализа структурного состояния тонких слоев оксидных наноматериалов // Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2011. – Т. 75, № 11. – С. 1540-1546.
9. Matsui K. [et al.]. Cubic-Formation and Grain-Growth Mechanisms in Tetragonal Zirconia Polycrystal // J. Am. Ceram. Soc. – 2003. – Vol. 8, No. 8. – P. 1401-1408.
10. Takeuchi T. [et al.]. Thickness of cubic surface phase on barium titanate single-crystallite grains // J. Am. Ceram. Soc. – 1994. – Vol. 77. – P. 1665-1668.
11. Miot C. [et al.] Residial carbon evolution in BaTiO3 ceramics studies by XPS after ion etching // J. European Ceramic Society. – 1998. – Vol. 18. – P. 339-343.
12. Khasanov O.L., Dvilis E.S. Net-shaping nanopowders with powerful ultrasonic action and methods of the density distribution control // Advances in Applied Ceramics. – 2008. – Vol. 107, No. 3. – P. 135-141.
13. Карбань О.В., Канунникова О.М., Саламатов Е.И., Хазанов Е.Н., Леесмент С.И., Гончаров О.Ю. Применение современных методов исследования для изучения оксидных нанокерамик // Химическая физика и мезоскопия. – 2009. – Т. 11, № 4. – С. 499-511.
14. Иванов С.Н. [и др.]. Распространение неравновесных фононов в керамических материалах // ЖЭТФ. – 1992. – Т. 102, № 2 (8). – С. 600-617.
15. Барабаненков Ю.Н. [и др.] Исследование нанокерамик на основе оксидов Al и Zr методом тепловых импульсов // ЖЭТФ. – 2001. – Т. 119, № 3. – С. 546-552.
16. Барабаненков Ю.Н. [и др.]. Распространение фононов в нанокристаллических керамиках ZrO2:Y2O3 // ЖЭТФ. – 2006. – Т. 129, № 1. – С. 131-138.
17. База данных NIST. URL: http://www.nist.gov/srd/ (дата обращения 08.04.15).
18. Kumar S., Raju V.S., Kutty T.R.N. Investigations on the chemical states of sintered barium titanate by X-ray photoelectron spectroscopy // Applied surface science. – 2003. – Vol. 206. – P. 250-261.
19. Nasser S.A. X-ray photoelectron spectroscopy study on the composition and structure of BaTiO3 thin films deposited on silicon // Applied surface science. – 2000. – Vol. 157. – P. 14-22.
20. Каган В.Д., Суслов А.В. Влияние электрического поля на распространение тепловых импульсов в SrTiO3 // ФТТ. – 1994. – Т. 36. – С. 2672.

Comments are closed.