Titelaufnahme

Titel
Untersuchung von Sekundärphasen in festen Lösungen von Bismut-Natrium-Kalium-Titanat / Michael Naderer
Verfasser/ VerfasserinNaderer, Michael
Begutachter / BegutachterinReichmann, Klaus
Erschienen2010
Umfang70 Bl. : Zsfassung ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Masterarb., 2010
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Ferroelektrikum / Bleifreies Produkt / Elektronisches Gerät / Ferroelektrikum / Bleifreies Produkt / Elektronisches Gerät / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-21863 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Untersuchung von Sekundärphasen in festen Lösungen von Bismut-Natrium-Kalium-Titanat [7.81 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Durch die RoHS-Richtlinie der Europäischen Union, nach der bestimmte gefährliche Bestandteile in Elektronikgeräten nicht mehr verwendet werden dürfen, liegt nun ein großer Teil der Forschung über ferroelektrische Materialien auf bleifreien Kompositionen. Durch die veränderten Herstellungsprozesse treten hier allerdings neue Probleme auf, die bei Blei-Zirkonium-Titanat nicht bekannt waren. Diese Arbeit befasst sich mit der Bildung einer Sekundärphase in Bismut-Natrium-Kalium-Titanat (BNT-BKT).Untersucht wurde eine feste Lösung mit 75 % BNT und 25 % BKT. Röntgendiffraktometrie (XRD) wurde verwendet, um die Größe der Einheitszelle zu bestimmen und über Dichtemessungen die relative Dichte zu ermitteln. Mittels XRD wurde auch die Vollständigkeit der Umsatzreaktion kontrolliert. Für die Untersuchung der Sekundärphase wurden für den qualitativen Nachweis elektronenmikroskopische Aufnahmen angefertigt, die elementare Zusammensetzung wurde röntgenspektrometrisch bestimmt. Die Reaktionsverläufe und Masseverluste wurden mit Thermogravimetrie und Differentialthermoanalyse gemessen. Zur Veranschaulichung der Auswirkungen poröser Keramik und von Dotierstoffen wurden Polarisationsmessungen durchgeführt, sowie der Verlustwinkel und die relative Permittivität bestimmt.Die Arbeit zeigt, dass durch die Verluste von Kalium während der Umsatzreaktion durch Ausbilden von Defektpaaren die Bildung einer Sekundärphase M2Ti6O13 (M = Natrium, Kalium) induziert wird. Durch das Wachstum dieser Ausscheidungen verschiebt sich die Zusammensetzung der Keramik bei hohen Sintertemperaturen von 75 % BNT / 25 % BKT zu 80 % BNT / 20 % BKT. Abschließend werden Möglichkeiten vorgestellt, wie die Bildung der Sekundärphase minimiert werden kann.

Zusammenfassung (Englisch)

With the RoHS-guideline and its limitations regarding the use of certain substances in force, research now focuses on finding new materials to replace the current standard ferroelectric material Lead-Zirconium-Titanate. Those lead-free compositions require different processing, leading to difficulties. This thesis deals with the formation of a secondary phase in Bismuth-Sodium-Potassium-Titanate (BNT-BKT).For investigation the composition 75 % BNT / 25 % BKT was chosen. X-ray diffraction (XRD) data were used to confirm the completion of the calcinations and to calculate the theoretical density. Combined with density measurements of our samples, the XRD data was also used to calculate the relative density. Pictures of the secondary phases were taken using electron microscopy, elementary analysis was performed with X-ray spectrometry. The weight loss during calcination and sintering was recorded with Thermogravimetry and Differential Scanning Calorimetry. The dielectric loss and the relative permittivity were measured to show the differences between porous and dense ceramic samples. Finally, the polarization of doped and undoped samples was measured to point out the influences of the formation of the secondary phase.It is shown, that the formation of the secondary phase M2K6O13 (M = sodium, potassium) starts during the calcination due to potassium losses. The growth of the secondary phase also changes the composition of the ceramic from 75 % BNT / 25 % BKT to 80 % BNT / 20 % BKT. Finally some ways how to minimize this problem are presented.