Ferroelektrik seramiklerin mekanik ve elektrik özelliklerinin araştırılması

Abstract

Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT) seramikleri piezoelektrik malzemelerin önemli bir kısmınıoluştururlar. Bu malzemeler göstermiş oldukları mükemmel elektriksel özellikleri dolayısıylayaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat bünyelerindeki kurşun nedeniyle çevreye ve insansağlığına zararlıdır. Buradan yola çıkılarak PZT bazlı seramiklerin yerini alacak kurşuniçermeyen malzemelerin araştırılması giderek yaygınlaşmıştır. (Na0.5Bi0.5)TiO3 SodyumBizmut Titanat (NBT) bu tip perovskit yapıdaki malzemelere bir örnektir. Buna rağmenyüksek zorlayıcı alan dolayısıyla kutuplama zorluğu vardır. Bu problemi çözmek için NBTbazlı çeşitli katı çözeltiler geliştirilmiştir.Bu katı çözeltilerden bir tanesi; (Na0.5Bi0.5)1-xBaxTiO3 [NBT-BT(x)] sistemidir. Elektriksel özellikleri ile karşılaştırıldığında bumalzemeler çoğunlukla normal mekaniksel gerilim altında kullanım alanı bulmazlar. Sonyıllarda bu malzemelerin mekaniksel davranışlarının araştırılmasına yönelik ilgi artışgöstermiştir.Bu çalışmada, American Piezo Ceramics'in ticari olarak ürettiği PZT-4 ve PZT-5Atozları ile katı hal kalsinasyonu ile sentezlenen (Na1/2Bi1/2)0.945Ba0.055TiO3 (NBT-BT)kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda; NBT-BT tozundan üretilen numuneler, 1200ºC'de 6saat ve PZT tozlarından üretilen numuneler 1260ºC'de 4 saat sinterlenmişlerdir. Numunelerinelektriksel ölçümleri yapıldıktan sonra mekanik testlere tabi tutulmuşlardır. Domainyönlenmesine bağlı olarak malzemelerin mukavemet, elastik sabiti ve kırılma toklukdeğerlerinde sergiledikleri anizotropik davranış gözlenmeye çalışılmıştır.Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT) seramikleri piezoelektrik malzemelerin önemli bir kısmınıoluştururlar. Bu malzemeler göstermiş oldukları mükemmel elektriksel özellikleri dolayısıylayaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat bünyelerindeki kurşun nedeniyle çevreye ve insansağlığına zararlıdır. Buradan yola çıkılarak PZT bazlı seramiklerin yerini alacak kurşuniçermeyen malzemelerin araştırılması giderek yaygınlaşmıştır. (Na0.5Bi0.5)TiO3 SodyumBizmut Titanat (NBT) bu tip perovskit yapıdaki malzemelere bir örnektir. Buna rağmenyüksek zorlayıcı alan dolayısıyla kutuplama zorluğu vardır. Bu problemi çözmek için NBTbazlı çeşitli katı çözeltiler geliştirilmiştir.Bu katı çözeltilerden bir tanesi; (Na0.5Bi0.5)1-xBaxTiO3 [NBT-BT(x)] sistemidir. Elektriksel özellikleri ile karşılaştırıldığında bumalzemeler çoğunlukla normal mekaniksel gerilim altında kullanım alanı bulmazlar. Sonyıllarda bu malzemelerin mekaniksel davranışlarının araştırılmasına yönelik ilgi artışgöstermiştir.Bu çalışmada, American Piezo Ceramics?in ticari olarak ürettiği PZT-4 ve PZT-5Atozları ile katı hal kalsinasyonu ile sentezlenen (Na1/2Bi1/2)0.945Ba0.055TiO3 (NBT-BT)kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda; NBT-BT tozundan üretilen numuneler, 1200ºC?de 6saat ve PZT tozlarından üretilen numuneler 1260ºC?de 4 saat sinterlenmişlerdir. Numunelerinelektriksel ölçümleri yapıldıktan sonra mekanik testlere tabi tutulmuşlardır. Domainyönlenmesine bağlı olarak malzemelerin mukavemet, elastik sabiti ve kırılma toklukdeğerlerinde sergiledikleri anizotropik davranış gözlenmeye çalışılmıştır.