بررسي شرايط و مكانيزم هاي توليد نانو ذرات پيزوالكتريك هاي پيشرفته بيسموت- سديم-باريم تيتانات به روش آلياژسازي مكانيكي به كمك آناليزهاي ساختاري و ريز ساختاري

Characterization of Bismuth-Sodium-Barium-Titanate Electroceramics Synthesized by Mechanical Alloying

تركيب Bi0.5 Na0.5)0.94Ba0.06TiO3) يكي از اصلي ترين اعضاي گروه پيزوالكتريك هاي بدون سرب مي باشد كه در مقايسه با پيزوالكتريك هاي متداول حاوي تركيبات سرب مزيت هاي قابل توجهي نظير عدم وجود مشكلات زيست محيطي و همچنين رفع مشكلات توليد ناشي از فراريت تركيبات سرب دارد. بر اين اساس در اين تحقيق با استفاده از روش آلياژسازي مكانيكي به عنوان جايگزيني براي روش هاي مرسوم توليد اين تركيب نظير روش مخلوط اكسيدها، نانو ذرات BNBT توليد شد. بررسي ساختاري توسط آناليز پراش اشعه XRD) X) صورت پذيرفت. تحليل كيفي و كمي نتايج XRD بر اساس روش Rietveld انجام شد. آناليز ريز ساختاري و بررسي اندازه ي ذرات با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و همچنين ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) انجام شد. نتايج نشان دهنده ي توليد و گسترش بلورهاي نانو متري فاز BNBT در پي ايجاد درصد بالايي از فاز آمورف و فاز پايروكلر بود. همچنين بر طبق نتايج SEM و TEM اندازه ي ذرات تركيب توليدي در طول پروسه كاهش يافته و پس از 300 ساعت آسياب كاري اندازه ي ذرات آن در حدود چند ده نانو متر بود.

In the present work, Bismuth- Sodium-Barium Titanate (BNBT) electroceramics were prepared by mechanical alloying (MA) and their qualitative and quantitative structural analysis was performed by X-ray method using the Rietveld refinement. Moreover, the microstructure behavior and particle size were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) respectively. The XRD results indicated that the peaks related to the primary materials are disappeared at initial milling times and after sufficient milling time the BNBT perovskite phase is appeared. By continuation of milling to 300 h the perovskite phase almost totally developed. In addition, due to the peak broadening at 2Q higher than 35o (particularly at150 h of milling), the presence of a considerable amount of amorphous phase is obvious in the structure. Afterward, the amorphization was developed and finally, the BNBT phase was prevail over the other phases after sufficient milling time. The microstructural analysis revealed that, by progression of milling, the powder particle size is reduced continuously and the equiaxed morphology is developed.