Název: Příprava a vlastnosti dopovaných piezokeramických materiálů na bázi BaTiO3
Překlad názvu: Fabrication and properties of doped piezoceramics based on BaTiO3
Autoři: Mařák, Vojtěch ; Chlup, Zdeněk (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
Typ dokumentu: Diplomové práce
Rok: 2020
Jazyk: cze
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstrakt: [cze] [eng]
Tato diplomová práce se zabývá přípravou dopovaných piezokeramických materiálů na bázi BaTiO3 pomocí elektroforetické depozice. Jako dopantů bylo použito pět oxidů kovů vzácných zemin, tj. Er2O3, Dy2O3, Eu2O3, Tb407 a CeO2 v množstvích 1, 3, a 5 hm. %. Připravené depozity byly hodnoceny z hlediska metodiky přípravy, vysokoteplotní dilatometrie, rentgenové difrakce, relativní hustoty, střední velikosti zrn, tvrdosti a fraktografické analýzy. Studií dilatometrických křivek bylo popsáno slinovací chování a jeho změny při různém složení materiálu. Rentgenovou difrakční analýzou byla zjištěna tetragonální fáze u všech vzorků, přičemž tetragonalita krystalické buňky BaTiO3 klesala s obsahem dopantů. Vhodnou volbou dopantu bylo možné výrazně zvýšit relativní hustotu slinutých vzorků, jejich tvrdost a zároveň zamezit hrubnutí mikrostruktury při tepelném zpracování. Bylo dosaženo relativní hustoty až 98 %, střední velikosti zrn pod 1 m a tvrdosti přes 10 GPa. Analýzou lomových ploch bylo zjištěno, že pro většinu studovaných materiálů byl mód lomu transkrystalický, pouze u vzorků dopovaných oxidem ceričitým se jednalo o lom smíšený. Ze získaných poznatků bylo identifikováno vhodné složení materiálu pro plánované použití ve vrstevnatém piezokeramickém harvestoru, který je kromě vrstev BaTiO3 tvořen funkčně-ochrannými vrstvami Al2O3 a ZrO2. This diploma thesis deals with the preparation of doped piezoceramic materials based on BaTiO3 using electrophoretic deposition. Five rare earth oxides, i.e. Er2O3, Dy2O3, Eu2O3, Tb407 and CeO2, were used as dopants in amounts of 1, 3, and 5 wt. %. The prepared deposits were evaluated in terms of preparation methodology, high temperature dilatometry, X-ray diffraction analysis, relative density, mean grain size, hardness and fractographic analysis. The study of dilatometric curves described the sintering behavior and its changes at different material compositions. X-ray diffraction analysis revealed a tetragonal phase in all samples; the tetragonality of the BaTiO3 crystalline cell decreased with dopant content. By a suitable choice of dopant, it was possible to significantly increase the relative density of sintered samples, their hardness and at the same time prevent the samples from coarsening of the microstructure during heat treatment. A relative density up to 98 %, a mean grain size below 1 m and a hardness of over 10 GPa were achieved. Analysis of the fracture surfaces revealed that the fracture mode was transcrystalline for the most of studied materials; only the samples doped with cerium dioxide had fracture surfaces with both transcrystalline and intercrystalline fracture modes. Based on the obtained results, a suitable composition of the material for the intended use in a layered piezoceramic harvester was identified, which, in addition to the BaTiO3 layers, consists of functionally-protective Al2O3 and ZrO2 layers.
Klíčová slova: BaTiO3; dilatometrie; dopování; elektroforetická depozice; keramický kompozit; piezokeramika; BaTiO3; ceramic composite; dilatometry; doping; electrophoretic deposition; piezoceramics

Instituce: Vysoké učení technické v Brně (web)
Informace o dostupnosti dokumentu: Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT.
Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/192294

Trvalý odkaz NUŠL: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-417065


Záznam je zařazen do těchto sbírek:
Školství > Veřejné vysoké školy > Vysoké učení technické v Brně
Vysokoškolské kvalifikační práce > Diplomové práce