Ferroelektrik KSr2Nb5O15 seramiklerinde şablon parçacıklar kullanılarak doku oluşturulması

Abstract

Bazı malzemeler belli bir özellik açısından farklı kristal doğrultularında farklı katsayılar gösterebilir. Bu durum anizotropi olarak adlandırılmaktadır. Buna basit bir örnek olarak bir ağaç parçasının enine kırılmasının boyuna kırılmasından daha zor olması gösterilebilir. Bazı malzemeler için elektriksel özellikler açısından da benzer bir durum söz konusudur, bir ya da bir grup yönde bu malzemeler elektriksel özellikler açısından en yüksek değerleri göstermektedir. Bu nedenle bu tür malzemeler için tek kristal büyütme yöntemiyle elde edilen kristaller doğru elektrotlandığı ve kutuplandığı zaman en iyi elektriksel özellikleri gösterir. Fakat tek kristal büyütme yönteminin pahalı olması, özel kosullar gerektirmesi, boyutlardaki kısıtlamalar, zaman gerektirmesi gibi dezavantajları nedeniyle özellikle büyük ölçekte üretim açısından bu yöntemi uygulanması zor hale getirmektedir. Bu yönteme alternatif olabilecek yöntemlerden bir tanesi sablonlu tane büyümesidir. Bu yöntem sablon parçacıklar kullanılarak çok kristalli malzemelerde kristalografik doku olusumu sağlanması temeline dayanır. Bazı özellikler açısından tek kristal ferroelektrik seramikler düzensiz yönlenmis çok kristalli yapılarına göre daha üstün özellikler gösterebilmektedir. Bu tez çalısmasında ferroelektrik özellik gösteren KSr2Nb5O15 (KSN) seramiklerinde KSr2Nb5O15 (KSN) sablon parçacıklar kullanılarak [001] yönünde doku olusumu sağlanmıstır. Sablon parçacıkların yönlendirilmesi serit döküm yöntemi ile yapılmıstır. Sinterleme sıcaklığı ve süresi, ilave Nb2O5 ve sablon parçacık miktarının yoğunluk, mikro yapı ve doku miktarı üzerindeki etkileri arastırılmıstır. Elde edilen en yüksek doku miktarı %98 dir. Bu değer %10 sablon parçacık ve %1.5 ilave Nb2O5 içeren numunenin 14500C sıcaklıkta 6 saat sinterlenmesiyle elde edilmistir.Concerning a certain property, some materials show different coefiBcj different crystallographic directions, this is called anisotropy. It can be given as a simple example that it is harder to cut a piece of wood perpendicular to its length than to cut it parallel to length. For some materials a similar situation is valid for electrical properties, those materials show maximum coefficients for electrical properties in a direction or set of directions. For such materials, when correctly electroded and poled a single crystal shows best electrical properties. However such disadvantages of single crystal growth as high cost, need for special conditions, limitations in dimensions and time consumption makes it difficult to use single crystal growth method especially in large scale production. An alternative to single crystal growth is the templated grain growth (TGG). TGG is based on forming crystallographic texture in polycrystalline materials using template particles. For some properties textured ferroelectric ceramics can show better properties compared to those of randomly oriented materials. In this work, ferroelectric KSraNbsOıs (KSN) ceramics with [001] textured microstructures were produced using KSN templates. Orientation of templates was carried out by tape casting method. Effects of sintering time and temperature, excess NbaOs and template content on density, microstructure and texture ratio were examined. Maximum amount of texture achieved is %98. This value is obtained by sintering the %10 template and %1.5 excess NbiOs containing sample at 1450°C for 6 hours.