(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷的烧结特性和压电性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征.制备的(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷为单一的钙钛矿结构,室温下其相结构随LiNbO3含量增加逐渐由正交相向四方相转变,显微结构也由于LiNbO3含量的不同而表现出很大差异.与(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷相比,(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷的烧结温度降低,烧结特性得到改善. (K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷表现出优越的压电性能,其中0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3(x=0.06)陶瓷的压电常数d33达到205pC/N,机电耦合系数kp为40.3%,kt达到49.8%.     

(Na0.5K0.5)NbO3基无铅压电陶瓷的研究

由于钙钛矿结构无铅压电陶瓷具有高的压电性能，已成为无铅压电陶瓷研究的热点．本文综述了钙钛矿结构无铅压电陶瓷（Na0．5K0.5）NbO3的研究进展和趋势．重点从添加第二组元、添加助烧剂、取代改性和制备方法四个方面，归纳和分析了（Na0．5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷的研究开发进展，并对（Na0.5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议．     

流延成型制备(Na0.85K0.15)0.5Bi0.5TiO3陶瓷的显微结构及性能

采用流延成型工艺制备了（Na0.85K0.15）0．5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷，研究了陶瓷退火前后的显微组织结构，结果表明陶瓷主晶相为钙钛矿相结构，并伴随有形貌呈针状的第二相K2Ti6O13出现；陶瓷断面和表面的晶粒形貌有差别，采用退火处理无法消除第二相K2Ti6O13，但可有效改善陶瓷断面的晶粒形貌，同时增大材料的矫顽场，并使剩余极化强度（Pr）、压电常数（d33）、介电常数（ε）与介电损耗（tanδ）变小．（Na0.85K0.15）0.5Bi0．5TiO3无铅压电陶瓷的电滞回线表现出明显铁电体的特征，其矫顽场为2680V／mm，Pr达36．6μC／cm^2，d33达113pC／N，‰为0．27，Qm达154．     

（K0.54N0.46）NbO3-LiSbO3无铅压电陶瓷的电学性能与相结构

利用传统的电子陶瓷工艺制备了（1-x）（K0.54Na0.46）NbO3-xLiSbO3[（1-x）KNN-xLS]无铅压电陶瓷，研究了LiSbO3对（KNN-xLS陶瓷的相结构与介电压电性能的影响．研究结果表明，（1-x）KNN-xLS陶瓷的准同型相界位于0．04〈x〈0．06；（1-x）KNN-xLS陶瓷的电学性能强烈地依靠化学成分，在准同型相界附近具有加强的电学性能；（1-x）KNN-xLS0=O．05）陶瓷的室温压电常数达220pC/N，径向机电耦合系数达43％，居里温度为368℃，正交．四方转变温度为90℃，介电常数为l145，介电损耗为2．8％，剩余极化值为26．6p．C/cm^3，矫顽场为13．8kV/cm．因此可以认为，该陶瓷体系是具有应用前景的无铅压电陶瓷材料之一．     

柠檬酸法制备（K1/2Na1/2）NbO3无铅压电陶瓷及其性能研究

将柠檬酸法与固相合成法有效结合，制备出钙钛矿结构的（K1/2Na1/2）NbO3（KNN）无铅压电陶瓷．分析表明，利用柠檬酸法合成铌酸钾钠粉体较为适宜的温度为550℃；制备铌酸钾钠无铅压电陶瓷的较好温度为1100℃，其居里温度为415℃，压电常数为58×10^-12C/N．     

钙钛矿型低铅压电陶瓷的制备与性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了钙钛矿型低铅压电陶瓷xPbTi0.4716Zr0.4834（Mn1/3Sb2/3）0.0450O3-（1-x）（K0.485Na0.485Li0.03）NbO3[xPMS-（1-x）KNLN],研究了该陶瓷体系的结构和介电、压电与铁电性能以及这些结构和性能与工艺条件的关系。XRD分析表明,随着烧结温度的升高,陶瓷晶相由焦绿石相与赝立方钙钛矿相共存转变为单一的四方钙钛矿相;SEM分析表明,在烧结过程中产生了以（K0.485Na0.485Li0.03）NbO3组分为主的液相,并在烧结温度提高的过程中产生孔洞出现-孔洞消失的现象;电学测试表明,xPMS-（1-x）KNLN陶瓷具有良好的性能,在x=0.75、烧结温度为1250℃时,陶瓷的性能参数为压电常数d33=182pC/N,机电耦合系数kp=34.5%,居里温度TC=165℃,剩余极化强度Pr=21.2μC/cm2,矫顽场强Ec=1.47kV/mm,介电常数εr=1879,介电损耗tanδ=0.92%。     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷的介电和压电性能研究

研究了Na0.5Bi0.5TiO3和（Na0.5Bi0.5）0．94Ba0．06TiO3陶瓷的电滞回线，压电性能和热滞现象。得到（Na0.5Bi0.5）0．94Ba0．06TiO3陶瓷的剩余极化Pr=19μC/cm^2，矫顽场Ec=4.7kV/mm.发现有适量的Ba^2 取代（Na0.5Bi0.5)^2 尽管压电性能有所提高，但同时使得材料的温度稳定性大大降低。     

0.84(K_(0.48)Na_(0.52))NbO_3-0.16K_(0.56)Li_(0.38)NbO_(2.97)无铅压电陶瓷的多层膜工艺研究

采用多层膜工艺制备了0.84(K0.48Na0.52)NbO3-0.16K0.56Li0.38NbO2.97无铅压电陶瓷,研究了不同烧结温度和保温时间对陶瓷的密度、物相、微观形貌以及介电和压电性能的影响。结果表明,所有烧结条件下得到的陶瓷都是钙钛矿结构和少量钨青铜结构的混合相,而且室温下陶瓷都处于多型相变区域。1050℃烧结8 min得到的陶瓷断面晶粒均匀,相对密度达到95%以上,并且获得最优的介电和压电性能:介电常数为εr=618,介电损耗为tanδ=0.03,压电常数为d33=112 pC/N。与传统制备工艺相比,多层膜工艺大大降低了烧结温度,缩短了烧结时间,有效地抑制了K、Na的挥发。     

烧结气氛对KNN基无铅压电陶瓷性能的影响

本文利用传统固相烧结法制备（K0.47Na0.47Li0.066）（Nb0．94Sb0．06）0.96%Ta0.04O3（简称KNLNST）无铅压电陶瓷,通过在烧结过程中添加与基方相同成分的粉料作为保护气氛,定量研究了不同的烧结气氛对KNLNST无铅压电陶瓷性能的影响。实验表明添加30wt％气氛粉料时所得陶瓷压电介电性能得到明显提高：d33=235pC／N,Tε33/ε0=1218,tanδ=0．0420,kp=42．5％,k1=43％,Qm=54,Pr=18．5μC／cm^2,Ec=1．61kV／mm。相对于不添加气氛粉料时,陶瓷压电铁电性能d33、kp、k1,Pr分别提高13．0％、32．4％、48．3％、14．9％,介电损耗tanδ下降64．3％。本研究结果有助于充分挖掘含有易挥发性元素陶瓷材料的优良压电介电性能。     

(Na0.55K0.45)1-xLixNb1-xSbxO3压电陶瓷偏离两相共存区的性能研究

使用传统陶瓷烧结工艺制备了(Na0.55K0.45)1-xLixNb1-xSbxO3体系无铅压电陶瓷中偏离两相共存区的0.97(Na0.55K0.45)NbO3-0.03LiSbO3(简记为97KNN-3LS)陶瓷,分析了在不同烧结温度下其结构与电学性能.研究结果表明,当在适当的烧结温度时,该组分陶瓷具有良好的压电与铁电性能,其中,压电常数d33=166pC/N,平面机电耦合系数κP=46.7%,动态电阻R1=63Ω.该体系陶瓷在常温附近具有较高的κP与较低的R1,是一种很有应用前景的无铅压电陶瓷.     

Piezoelectric Properties of （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 Ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 （x=0.057-0.066） were synthesized by an ordinary sin-tering technique. Substituting Li for K can lead to structural distortion, which improves the Curie temperature （To） greatly. By adding appropriate LiNbO3 content, piezoelectric constant d33 values reach 202-212 pC/N. Electromechanical coefficients of the planar mode reach 44.4%-46.8%. The dielectric loss is below 2.6%, which is much lower than reported （about 50%）. The To of （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 （x=0.057-0.066） is in the range of 490-510℃, at least 70℃ higher than that of pure （Na0.5K0.5）NbO3 ceramics. The results show that （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 ceramic is a kind of good lead-free high-temperature piezoelectric material.     

不同烧结工艺对K0.5Na0.5NbO3陶瓷微结构的影响

采用普通烧结方法和热压烧结方法制备了K0.5Na0.5NbO3(KNN)无铅压电陶瓷.着重研究了两种烧结工艺对陶瓷的微观结构、晶粒形貌及致密度的影响.研究结果表明,两种烧结方法制备的陶瓷样品都具有单一的正交钙钛矿结构,与普通烧结工艺相比,利用热压烧结工艺制备的样品呈现较高的相对密度(大于98%)、较小的晶粒尺寸(0.6μm左右)及较低的介电损耗(1 kHz,tanδ≤2.8%).实验中发现对于热压烧结的样品,通过改变后期退火温度,样品的晶粒尺寸,致密度可以有规律地变化.     

Synthesis and Electrical Properties of Li-modified Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-BaTiO_3 Lead-free Piezoelectric Ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics (1-y)Bi0.5(Na1-xLix)0.5TiO3-yBaTiO3 with x=0-0.125 and y=0.02-0.12 were fabricated by a solid-state reaction process, and their dielectric, piezoelectric and ferroelectric properties were investigated. The results show that the addition of Li+ significantly improves the sintering performance and piezoelectric properties of the ceramics. X-ray diffraction (XRD) patterns indicate that the ceramics possess pure perovskite structure. At room temperature, the ceramics provide hig...     

Fabrication of lead-free piezoelectric (Na(0.5)K(0.5))NbO(3) ceramics by a modified solid-state reaction method

Sodium potassium niobate, (Na(0.5)K(0.5))NbO(3), fine powder has been successfully synthesized at the low temperature of 550 degrees C through a modified solid-state reaction method, in which urea [CO(NH(2))(2)] plays an important role. High-density (Na(0.5)K(0.5))NbO(3) ceramics could be obtained by conventional sintering of the synthesized (Na(0.5)K(0.5))NbO(3) fine powder with the addition of 0.03 mol% Co(3)O(4) as a sintering additive. The crystal structure, microstructure, and dielectric and piezoelectric properties were characterized. The (Na(0.5)K(0.5))NbO(3) ceramic showed a comparatively saturated P-E hysteresis loop. The (Na(0.5)K(0.5))NbO(3) ceramic also displayed piezoelectricity with a piezoelectric constant d(33) of 126 pC/N and a planar electromechanical coupling factor k(p) of 33%.     

非化学计量比对(K0.465Na0.465Li0.07)(Nb0.95Sb0.05)O3无铅压电陶瓷结构及性能的影响

通过传统固相合成工艺制备了(K0.465+xNa0.465+yLi0.07)(Nb0.95-zSb0.05)O3(x,y,z=-0.01～0.02)无铅压电陶瓷,研究了非化学计量比对陶瓷结构及压电性能的影响。结果表明符合化学计量比的陶瓷具有四方钙钛矿结构;在实验范围内,K和Nb的过量或少量均不会改变体系的相结构,而Na过量将会导致体系正交-四方相变温度升高到室温以上,并且正交-四方相变温度随y的增加而升高;过量添加约0.5%(摩尔分数)的K或Na便能补偿在高温烧结时的碱金属元素的挥发损失,进而提高陶瓷的压电性能;该体系陶瓷的组分在较大范围内变化时(如当y=z=0时,x=0～0.02;当x=z=0时,y=0～0.01;以及当x=y=0时,z=-0.01～0.005),仍然能保持d33>200pC/N和kP>40%这样较好的性能。上述结果不仅有利于在研究中材料制备工艺的重复,而且有利于当材料在器件应用时所面临的规模化生产。     

铌酸钠钾基压电陶瓷的结构与性能研究

采用传统的固相反应合成法制备了结构较为致密的0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1LiSbO3(KNN-LS)无铅压电陶瓷,研究了其相结构、压电、介电、损耗以及铁电性质.常温下的压电陶瓷具备四方钙钛矿结构,具有较高的压电系数d33=131pC/N和低的介电损耗tanδ=0.09(10kHz)等优点.另外,常温下的KNN-LS陶瓷存在着较为饱满的电滞回线,其剩余极化率Pr为16.1μC/cm2,矫顽场为EC=14.8kV/cm.性能较KNN压电陶瓷有了较大的提高.     

无铅压电陶瓷K0.5Na0.5NbO3-BiFeO3的烧结工艺与压电性能研究

采用传统常压固相烧结工艺制备了掺杂0.8at%BiFeO₃(BF)的K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN) 无铅压电陶瓷,着重研究了烧结温度与保温时间对陶瓷的晶体结构、相转变、致密度与压电、介电性能的影响. 研究结果表明, 所有陶瓷样品都为单一的钙钛矿结构, 烧结温度与保温时间对陶瓷样品的室温晶体结构与相转变温度几乎没有影响, 但对陶瓷的表面形貌、密度和压电性能有较大的影响. 当保温时间为3h,在1100℃至1150℃范围内, 随烧结温度的升高,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数Kp及机械品质因数Qm均一直升高, 介电损耗tanδ则显著降低. 当烧结温度为1150℃时, 随保温时间的增加, 陶瓷的压电性能先显著提高后基本保持不变. 1150℃保温2h烧结的陶瓷获得良好的性能：密度ρ=4.50g/cm³（致密度为95.63%）, d₃₃=132pC/N, K_p=45%, Q_m=333.73, tanδ=2.39%.     

Mn改性Na0.5Bi2.5Nb2O9高温压电陶瓷的研究

采用固相法获得了Mn改性的Na0.5Bi2.5Nb2O9(NBN+xmol%MnCO3,0≤x≤10.0)铋层状压电陶瓷,并系统地研究了Mn(掺杂)对NBN基陶瓷显微结构与电性能的影响.结果表明,所有获得的样品都是居里点在700℃以上的单一相铁电体.加入Mn显著地提高了NBN系列陶瓷的机械品质因素Qm,明显改善了陶瓷的压电与机电性能.当MnCO3掺杂量为8.0mol%时,陶瓷获得最佳电性能:tanδ=0.749%,d33=20 pC/N,Qm=3120,kp=12.37%,kt=21.09%,Pr=7.01μC/cm2.NBN+xmol%MnCO3(x=8.0)陶瓷经700℃退极化处理后,其d33保持为原来的75%(~15 pC/N),表明该材料在高温领域下具有良好的应用前景.