Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Dec 1999)
Microestructura y piezoelectricidad de cerámicas de Bi<sub>3</sub>TiNbO<sub>9</sub> obtenidas a partir de precursores activados mecanoquimicamente
Abstract
Bi3TiNbO9 is one of the Aurivilius-type structure compounds, of general formula [Bi2O2][An-1BnO3n+1], made from pseudoperovskite (with n=2) layers alternating with Bi2O2 layers. It belongs to an ensemble of high transition temperature ferroelectrics that attracts nowadays a great deal of interest as piezoelectric materials for high temperature use (p.e. in non-destructive testing of materials by ultrasounds for siderurgy, nuclear plants or petrochemical industry). When prepared as thin films, they have interest as non-volatile computer memories (FERAM), due to their reduced fatigue, large polarization retention and low leakage currents. In solid state reaction and sintering, the lamellae-like growing habit, that resembles the layered crystalline structure, gives place to porous ceramics. Previous works used hot uniaxial pressing in order to obtain dense ceramics at low temperatures, avoiding changes in stoichiometry and exagerated grain growth. But, such ceramics have anisotropic properties. In order to overcome these problems, Bi3TiNbO9 ceramics were obtained by cold-pressing of amorphous powder and sintering. The amorphous precursor was obtained by mechanochemical activation of a stoichiometric oxides mixture. The quantitative microstructural, ferro and piezoelectric characterization of the ceramics reveals that these ceramics have lower porosity, higher hardness, are better polarizable and show higher piezoelectric response that those prepared from solid state reaction powder.El compuesto Bi3TiNbO9 presenta una estructura tipo Aurivillius, de fórmula general [Bi2O2][An-1BnO3n+1], constituida por capas de pseudo-perovskita (con n=2) intercaladas con capas de Bi2O2. Pertenece a una familia de ferroeléctricos de alta temperatura de transición, que son interesantes como materiales piezoeléctricos para usos a alta temperatura y, cuando se preparan en lámina delgada, en su aplicación en memorias ferroeléctricas no volátiles (FERAM). La sinterización convencional de muestras prensadas de polvo precursor obtenido por síntesis de estado sólido, que es de difícil compactación, da lugar a cerámicas porosas. Esto es debido a su hábito de crecimiento, asemejándose a su estructura cristalina, que da lugar a partículas con morfología laminar. En trabajos previos se ha hecho uso del prensado en caliente uniaxial, consiguiéndose cerámicas de baja porosidad, pero con propiedades anisótropas. En este trabajo se describe la obtención de cerámicas isótropas de Bi3TiNbO9, obtenidas por sinterización natural de muestras prensadas de polvo amorfo, que se ha obtenido mediante activación mecanoquímica de una mezcla estequiométrica de óxidos. La caracterización microestructural cuantitativa, ferroeléctrica y piezoeléctrica de estas cerámicas revela que son menos porosas, tienen mayor dureza, son más polarizables y presentan una mayor respuesta piezoeléctrica que las obtenidas por sinterización natural de polvo precursor sintético.
