镍掺杂PMS-PZ-PT三元系压电陶瓷压电性能及其热老化行为的研究

研究了Ni掺杂xPb(Mn1／3Sb2／3)O3-yPbZrO3-xPbTiO3(PMS-PZ-PT)三元系压电陶瓷的综合机电性能及其介电和压电性能的热老化行为。实验结果表明：适量的掺杂能显著优化体系的压电和介电性能;对于掺NiO量为0．2％(质量分数)的样品,在25,50,100℃时,其介电和压电性能的老化行为,与老化时间的对数呈线性关系;而在150℃和200℃时与老化时间的对数呈指数延伸规律。这一现象与陶瓷内部的畴结构有关。     

弛豫型铁电单晶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 - PbTiO3电畴结构与铁电性能的关系

驰豫型电单晶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3[PMNT]的电畴结构与铁电性能随组分变化：由纯PMN至PMNT67／33晶体,晶体铁电性能由驰豫型铁电体向正常铁电体方向转变,电畴结构同微畴－不规则宏畴－规则宏畴演化,压电性能逐步增强。电畴类型的转化也可由电场和温度诱导。三方相PMNT晶体（001）与（111）切型晶片在极化后仍维持多畴态,它们在压电性能上的差异可从畴壁运动与两相共存方面获得解释,尽管受晶体组分与结构起伏的影响,电畴分布的不均匀性在退火与极化前后始终存在,但晶体生长后期的退火处理与极化条件的改善对调节电畴结构、提高压电性能仍有一定效应。     

CaO掺杂对BaTiO3陶瓷结构及介电性能的影响

采用新型溶胶-凝胶制粉技术和传统陶瓷工艺相结合的方法,制备了(Ba1-xCax)TiO3(x=0～0.16)陶瓷,并对陶瓷晶相特征及其介电、压电性能进行了研究。结果表明,经1250℃烧结的陶瓷由单一晶相组成,晶体具有钙钛矿结构。其介电、压电特征受CaO加入量的影响显著。当x≤0.1时,陶瓷的介电常数随CaO加入量的增加而增大,并表现出弛豫铁电体的特征,其居里点与纯BaTiO3陶瓷相差不大。当x>0.1时,陶瓷的介电常数随CaO的增加而减小,其铁电性能弱化,但介电损耗较小,介电温度稳定性较好。     

Sr掺杂BNT-BT压电陶瓷结构与性能研究

采用传统的电子陶瓷制备工艺制备了一系列0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07(Ba1-xSrx)TiO3(简写为BNBST100x;x=0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了陶瓷的结构、介电、压电性能变化特征.XRD分析表明,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构固溶体.陶瓷的介电、压电性能受Sr含量的影响显著.所有陶瓷样品表现出弥散相变特征.BNBST陶瓷的压电常数随着Sr含量的增加表现出先增大后减少的趋势.同时,当Sr含量为4 mol%时,压电常数(d33达到最大,分别为139.8 pC/N.     

K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3-BiFeO3无铅压电陶瓷的烧结特性

采用传统无压固相烧结法制备0.996(0.95K0.5NbO3-0.05LiSbO3)-0.004BiFeO3[0.996(0.95KNN-0.05LS)-0.004BF]无铅压电陶瓷,着重研究烧结保温时间对陶瓷结构、压电性能与介电性能和Curie温度Tc的影响.结果表明:随着烧结保温时间的延长,陶瓷趋于形成更稳定的四...     

添加LiNbO_3的Pb(Zr,Ti)O_3压电陶瓷的介电系数温度特性

一、引言压电陶瓷的介电系数随温度升高而增大,并在居里温度时达到最大值,这是压电陶瓷材料的基本特性之一。利用这一特性可得到压电陶瓷的许多应用,但有时它对材料应用却是不利的。例如,对于压电陶瓷元件在不同温度下连续使用的情况,由于它的介电系数随温度变化,也影响了其它参数的稳定性,使整个器件的工作状态改变。在这种情况下,介电系数随温度变化比较小的压电陶瓷材料是比较适宜的。介电系数是综合反映介质电极化行为的一个主要的宏观物理量。微观分析表明,介     

高压电活性PNN–PZN–PBSZT陶瓷的结构及性能

采用铌铁矿预合成及固相法制备xPb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3–0.01Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3–(0.99–x)Pb_(0.82)Ba_(0.08)Sr_(0.10)Zr_(0.56)Ti_(0.44)O_3(x PNN–PZN–PBSZT)压电陶瓷。研究了不同铌酸镍NiNb_2O_6含量(x=0、0.01、0.015、0.02)对x PNN–PZN–PBSZT压电陶瓷的晶相结构以及压电和介电等性能的影响。结果表明:制备的压电陶瓷均为钙钛矿结构,处在准同型相界处,且随着x的增大,晶体结构逐渐向四方相转变。PNN的引入可以提高x PNN–PZN–PBSZT陶瓷的压电、机电和介电性能,当x=0.015时,样品的综合性能最佳,压电性能和室温介电性能达到最大,d33和εr分别达到998 pC/N和5 498,此时的机电转换因子k_p为74.61%,Curie温度TC为140℃,kp的最大值出现在x=0.02处,为76.26%。     

激励方式对锆钛酸铅钡锶压电陶瓷介电性能的影响

采用扎膜工艺和固相反应法制备了(Pb0.70Ba0.26Sr0.04)(Zr0.52Ti0.48)O3(PBSZT)压电陶瓷。通过扫描电子显微镜和X射线衍射表征PBSZT陶瓷的结构和物相组成,用电容介损测试仪表征压电陶瓷的介电性能与激励场强,通过自建电路集成直流电源、标准电容,在低频频率特性测试仪上得到偏场强度对压电陶瓷介电性能的影响关系。结果表明:压电陶瓷材料的介电性能随着加载的电场强度的增大先逐渐升高,而后出现拐点开始降低;在偏压电场中,自由电容CT随正向偏场强度的增加逐渐减小,但随着反向偏场强度的增加逐渐增大。tanδ则随着正、反偏场强度的增加均呈现上升;压电陶瓷的机电耦合系数kp与偏场强度的关系是以0点为界,随着负偏场增强,kp略显下降,反之,随正偏场增强,kp缓慢增大。因此,压电陶瓷应用时应避开强场损耗高点;并在环境中施加正向偏场,有助于抑制压电陶瓷性能衰减。     

无铅压电陶瓷的最新研究进展

介绍了铋层状结构无铅压电陶瓷、钨青铜结构无铅压电陶瓷、钙钛矿结构无铅压电陶瓷(包括钛酸铋钠Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基、碱金属铌酸盐K_(0.5)NaO_5NbO_3(KNN)基、钛酸钡BaTiO_3(BT)基压电陶瓷)等不同陶瓷体系的制备方法、压电性能、应用领域及最新进展。最后就无铅压电陶瓷今后的研究提出了几点建议。     

Ca,Sr掺杂BNT-BT压电陶瓷结构与性能研究

采用传统的电子陶瓷制备工艺制备了一系列0.93Bi05Na05Tio3-0.07(Ba1-xAx)TiO3(简写为BNBAT100x;其中A=Ca,sr,x:0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了陶瓷的结构、介电、压电性能变化特征.XBD分析表明,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构固溶体.陶瓷的介电、压电性能受Ca,Sr含量的影响显著.所有陶瓷样品表现出弥散相变特征.当x<0.08时,BNBCT陶瓷的介电常数大干BNBST陶瓷,同时,BNBCT陶瓷室温介电常数在x=0.04时达到最大.而BNBST陶瓷此时具有最小的室温介电常数.陶瓷的压电性能受Ca,Sr含量的显著影响,当Ca含量为6mol%时,压电常数(d33)和平面机电耦合(kp)达到最大,分别为1 40.5 pc/N和1 9.7%.而当Sr含量为4mol%时,BNBST陶瓷的压电常数(d13)达到最大为1 39.8pC/N.此时平面机电耦合(kp)为1 8.9%.     

Li2CO3掺杂对0.2PMN-0.8PZT陶瓷的影响

利用铌铁矿预产物合成法,研究不同温度烧结下Li2CO3掺杂对0.2 PMN-0.8PZT压电陶瓷(简称PLC)的相结构和电性能的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的分析结果表明,掺杂LiCO3的0.2PMN-0.8PZT压电陶瓷经不同温度煅烧后,所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相,并随着烧结温度的升高,PLC的相结构有由四方相向菱方相转变的趋势。通过0.2PMN-0.8PZT压电陶瓷掺杂LiCO3煅烧后的微观形貌、介电常数、压电性能、铁电性能的分析,发现经1200℃烧结的样品的介电和压电性能最佳:介电常数(εr)为38512,室温压电常数(d33)为300 pC/N,剩余极化强度(Pr)为31.3 C/cm2,矫顽电场(Ec)为7.5 kV/cm。     

Nb5+掺杂改性CaBi4Ti4O15压电陶瓷的研究

采用传统固相烧结法,制备了CaBi4Ti(1-x)NbxO1(5x=0.00-0.05,CBT-N)系铋层状结构无铅压电陶瓷。研究了Nb5+掺杂对CBT压电陶瓷压电与介电性能的影响。研究结果表明:添加Nb5+离子,改善了CBT陶瓷的烧结特性,提高了瓷体的致密度。Nb2O5的引入降低了CBT系列陶瓷的介质损耗,改善了陶瓷的压电与介电性能。当掺入量x=0.04(CaBi4Ti0.96Nb0.04O15)时制备的CBT基铋层状压电陶瓷具有优异的压电性能:d33=14pC/N,Qm=3086,εr=212,tanδ=0.0041,kt/kp=1.681。     

K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)(Nb_(1–x)Sb_x)O_3压电陶瓷的制备与性能

采用微波烧结法制备了锑掺杂改性K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)NbO_3(KLNN)压电陶瓷,研究了锑掺杂量(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)对陶瓷的微观结构、表面形貌、介电性能、压电性能和铁电性能的影响。结果表明:在掺杂范围内,各组分的陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构,结晶良好,晶粒均匀,说明金属锑在KLNN晶格中可以形成均匀固溶体,改善了KLNN基无铅压电陶瓷的微观结构,提高了其压电性能和铁电性能。在x=0.06时,K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)(Nb_(0.94)Sb_(0.06))O_3陶瓷样品的Curie温度介电常数峰(ε_r)、单向电致应变(ε)、压电系数(d_(33))均达到最大值,分别为ε_r=5 557,ε=0.08%,d_(33)=208 pC/N。     

A位掺杂对BF-PZT压电陶瓷性能的影响

采用XRD分析了固相法制备0.10BF-0.90PZT压电陶瓷不同锆钛比的相结构,并研究了A位掺杂量对体系介电、压电性能的影响。研究表明:体系的相结构均为单一的钙钛矿结构;随着锆钛比的降低,体系的相结构由三方相向四方相转变,且体系的准同型相界位于锆钛比为1.24附近;在锆钛比为1.24组分中A位掺杂量为0.16时,介电和压电性能达到最佳值,即:相对介电常数(ε_(33)~T/ε_0)为4118、机电耦合系数(kp)为0.85、压电常数(d33)为803 pC/N、介电损耗(tanδ)为2.21%、机械品质因子(Qm)为49.8;居里温度(Tc)为214℃且掺杂浓度达到饱和;并发现该体系具有典型的介电弛豫特性。     

铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷结构和性能的影响

用常压烧结法制备铋掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷(K0.5Na0.5)1-3xBixNbO3(KNBN)。研究不同铋掺杂量对KNN陶瓷结构、形貌、致密度及电学性能的影响。结果表明:在1 120℃烧结的含铋量为1%(摩尔分数)的陶瓷表现出最好的铁电和压电性能及较好的介电性能,即压电常数最大121pC/N,P-E回线形状达到饱和,且剩余极化为12.67μC/cm2,矫顽场Ec为13.58kV/cm,介电常数为575,损耗为5.82%(频率为1kHz)。陶瓷样品在131℃从正交结构转变到四方结构,Curie温度为400℃。     

Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3系无铅压电陶瓷的极化工艺研究

主要研究了极化电场,极化时间和极化温度等工艺参数对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3系无铅压电陶瓷介电和压电性能的影响。结果表明:极化电场和极化温度对压电陶瓷的介电、压电性能影响较大,而极化时间则影响较小。适宜的极化电场是3～3.5kV/mm,极化温度70～80℃,极化时间为10～15min。     

PZT/PVDF体系压电复合材料的介电和压电性能研究

采用复合材料热压工艺,制备了0-3型PZT/PVDF(钛锆酸铅/聚偏二氟乙烯)压电复合材料。系统地研究了PZT体积分数对材料介电、压电性能的影响,并与Furukawa等人的理论预测进行了对比。结果显示在PZT体积分数为70％时,获得了性能优良的压电复合材料。在压电陶瓷高含量区,部分压电陶瓷颗粒相互联接,形成了类似0-3(1-3)型连通形式,获得了压电和介电性能优良的压电复合材料。     

铒掺杂对SrCaBi_(4-x)Er_xTi_5O_(18)压电陶瓷结构与电性能的影响

钛酸铋钙SrCaBi_(4-x)Er_xTi_5O_(18)(简称CBT)基无铅压电陶瓷是近年来研究最广、最具吸引力的钙钛矿结构的无铅压电陶瓷体系之一。但由于CBT具有较高的矫顽场和电导率,因而很难极化。因此,单纯的CBT陶瓷难以实用化。近年来,人们对CBT基压电陶瓷进行了大量的改性研究。笔者将介绍通过固相烧结法制备SrCaBi_(4-x)Er_xTi_5O_(18),并利用D8 Advance X射线衍射分析仪和JSM6380LV型扫描电镜分析、观测陶瓷样品的物象结构及表面微观结构,利用介电、铁电测量方法对所制备的压电陶瓷的电学性能进行了初步的研究。研究结果表明,随着铒含量的增加,其晶粒尺寸变小,介电常数也变小。由介电温谱可知,该陶瓷体系的居里温度在320℃左右,呈现弥散性相变的特征。     

(Bi_(1/2)Na_(1/2))TiO_3BaTiO_3系无铅压电陶瓷工艺的研究

详细探讨了在制备(Bi1/2Na1/2)TiO3 BaTiO3(abbr.BNBT)系无铅压电陶瓷的过程中,合成条件Ty和烧结温度Ts对材料压电介电性能的影响,确定了较好的制备BNBT系压电陶瓷的工艺条件,并且系统地研究了(1-x)·(Bi1/2Na1/2)TiO3 xBaTiO3(x=0 02、0 04、0 06、0 08、0 10)的性能。XRD结构分析发现系统的相界在x=0 06,此时d33等压电介电性能参数达到最佳值。     

低Sc含量BZSPTx高温压电陶瓷的结构和介温特性

为了降低BiScO3–PbTiO3高温压电陶瓷的成本,采用传统固相反应制备了低Sc含量的(1–x)(0.15BiScO3–0.85PbTiO3)–xBi(Zn1/2Ti1/2)O3(BZSPTx,x为摩尔分数)高温压电陶瓷,用X射线衍射、扫描电子显微镜和介温性能测试表征样品的微观结构、物相,结果显示:当x=0.075～0.125,BZSPTx陶瓷具有单一四方相钙钛矿结构,同时BZSPTx体系具有较大的四方畸变度(c/a>1.1)。介温性能测试表明BZSPTx体系可获得高于PbTiO3陶瓷的Curie温度(TC>520℃),其介温特性依赖于四方畸变程度;当Bi(Zn1/2Ti1/2)O3含量x为0.075时,BZSPTx陶瓷体系获得最大压电活性(d33=76 pC/N),同时具有较高的Curie温度(TC=536℃),该材料体系有望在航空航天、石油勘探和民用等领域的高温压电传感器中得到应用。