La置换Pb对Sb掺杂PLzT压电陶瓷介电性能的影响

研究了Pb1 xLax(Zr1 yTiy)1 x/4O3+1.5wt%Sb2O5陶瓷(PLSZT)的介电性能及其微观结构.实验结果显示:x≤4.9%时,晶体结构为纯钙钛矿相;x4.9%时,为钙钛矿和焦绿石(Pb3Sb2O8 47)6 4两相复合结构.随着x的增大,介电常数呈现先增大后减小的趋势.介电常数在x=6%、y=0.45时最大,em≈3900,tgδ≈1.8%.PLSZT随x的增大弥散性逐渐增强,但Sb的添加使得相同La含量的PLSZT相较干PLZT的弥散性弱.     

BiFeO_3掺杂改性铌酸钾钠无铅压电陶瓷

采用传统固相法制备了(1–x)(K0.5Na0.5)NbO3-xBiFeO3[(1–x)KNN-xBF]无铅压电陶瓷,研究了不同BF含量(x=0,0.175%,0.5%,1%,2%,3%,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能。结果表明:当x≤3%时,得到了纯钙钛矿结构的(1–x)KNN-xBF陶瓷。与纯KNN相比,在0x≤1%时,(1–x)KNN-xBF样品的密度(ρ)、压电常数(d33)、平面机电耦合系数(kp)和机械品质因子(Qm)都显著增大;当1%x≤3%时,ρ,d33,kp和Qm又迅速降低;在x=1%时达到最大值。x=1%时,(1-x)KNN–xBF材料的综合性能最好,其中ρ=4.42g/cm3,d33=172pC/N,kp=0.45,介电损耗tanδ=0.021,相对介电常数εr=759和Qm=138;同时表现出较好的抗老化性能。     

Ca含量对(Ba1-xCax)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统的固相法制备(Ba1-xCax)(Ti0.9Zr0.1)O3(简称BCTZ)无铅压电陶瓷.借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等测试方法研究了Ca含量对所制备BCTZ无铅压电陶瓷显微结构和压电介电性能的影响.结果表明:随着Ca含量的增加,(Ba1-xCax)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷的晶粒尺寸先增大后减小,所制备的BCTZ陶瓷的物相都是钙钛矿结构,没有杂相;随着Ca含量的增加,BCTZ陶瓷压电常数(d33),介电常数(εr),机电耦合系数(kp)分别先增加后降低,而介质损耗(tanδ)先减小后增大.当Ca含量(x)为0.15mol时,在1450℃烧结制得的(Ba1-xCax)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷性能最佳:压电常数(d33)为363pC/N,机电耦合系数(kp)为39.63％,介电常数(εr)为4184,介质损耗(tanδ)为1.08％.     

Sr、Mn离子掺杂PMS-PZT压电陶瓷相组成与性能研究

针对聚焦超声换能器用压电陶瓷,采用传统的固相法制备Pb1.04(Mn1/3 Sb2/3)0.05 Zr0.47 Ti0.48 O3+x％SrCO3+y％MnO2(x+y=0.3)(PMS-PZT)三元系压电陶瓷.使用正交实验分析方法研究添加不同比例的Sr、Mn离子后PMS-PZT压电陶瓷电学性能的变化.讨论了在准同型相界(MPB)随着掺杂元素相对含量的改变对压电陶瓷的相对介电常数εr、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm和压电常数d33的影响.通过研究发现:在900℃煅烧,1180℃烧结保温2 h,当x=0.15时,三方相和四方相共存且三方度最大,得到综合性能优良的压电陶瓷材料:密度 ρ=7.84 g/cm3、压电常数d33=336 pC/N、机械品质因数Qm=1889、机电耦合系数kp=0.63、相对介电常数εr=1479,采用此工艺制备的压电陶瓷完全满足高强度超声换能器用的压电材料.     

烧结温度对大功率超薄型压电蜂鸣器用压电陶瓷结构和性能的影响

采用轧膜成型工艺制备大功率超薄型峰鸣器用压电陶瓷。该陶瓷是三方／四方相共存PSN—PBZT(0．02Pb(Sb0．5Nb0．5)O3—0．98PbxBa1-z(Zr0.55Ti0.45)O3)压电陶瓷。研究了烧结温度对三方／四方相共存PSN—PBZTB陶瓷性能的影响，利用XRD和SEM研究了烧结温度对其结构的影响。结果表明，随着烧结温度的升高，材料的晶格常数轴率比Ct／at逐渐升高，ar有所降低，同时，材料的晶粒尺才增大，材料的介电常数和机电耦合系数增大。但是，烧结温度太高将手致其介电常数和机电耦合系数降低，这是由于出现玻璃相和游离氧化锆稀释铁电相所致。     

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%.     

(K_(0.485)Na_(0.485)Li_(0.03))NbO_3-Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3压电陶瓷的压电性能与微观结构

采用传统电子陶瓷制备技术和工业原料制备了新型(1-x)(K0.485Na0.485>Li0.03)NbO3-Pb(Zr0.53Ti0.47)O3少铅压电陶瓷,研究了该体系陶瓷的压电性能及微观结构.X射线衍射分析表明:在1250℃烧结3h的条件下,所有陶瓷样品都具有纯的钙钛矿结构和高致密性,并且在室温下形成了正交相和四方相共存的结构.x=0.75时,陶瓷的压电性能达到最佳:压电常数d33=363 pC/N,机电耦合系数kp=63%,相对介电常数εr=1 590,介质损耗tanδ=1.70%.     

(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-Fe2O3无铅压电陶瓷的性能研究

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15) (Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-xmol％Fe2O3(简写为BCTZS-xFe)无铅压电陶瓷.研究了不同掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电、铁电及压电性能的影响.结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,少量掺杂能使晶粒长大,提高电性能.在x=0.025时,具有最佳的综合电性能,压电常数d33 =515 pC/N,机电耦合系数kp=48.2％,机械品质因数Qm =182,2Pr=18.2 μC/cm2,2Ec =4.3 kV/cm,介电常数εr=5175.     

W、Zr共同掺杂对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的影响

采用传统固相烧结法制备了0.94(Na0.535K0.48)Nb1–x(W0.5Zr0.5)xO3–0.06Li Sb O3(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)无铅压电陶瓷,其中,钨和锆以摩尔比为0.5:0.5组成掺杂共同体取代Nb,改变(W0.5Zr0.5)掺杂量x,观察钙钛矿结构B位异价元素的掺杂对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的影响。结果表明:陶瓷的晶体结构随着x的增加由四方相转变为正交相,晶格间距减小。掺杂量x=1%时,陶瓷的综合性能良好,压电常数为203 p C/N,机电耦合系数为0.309,相对介电常数为813,Curie温度为350℃,烧结性能也得到了提高。     

微波水热法制备(1-x) K0.55Na0.45NbO3-xLiSbO3系无铅压电陶瓷

以分析纯NaOH,KOH,Li2CO3,Nb2O5,Sb2O3等为原料,采用微波水热法合成(1-x)K0.55Na0.45NbO3-xLiSbO3(KNNLS,x =0.03～0.07mol)粉体,分析了粉体的晶体结构与形貌.以该粉体制备压电陶瓷,系统研究了LiSbO3含量对压电陶瓷结构与性能的影响.研究结果表明:微波水热法在220℃下保温30min可以合成具有纯正交钙钛矿结构的KNNLS(x=0.03～0.07)粉体,粉体呈立方状,尺寸约0.5～1μm.利用该粉体制备的压电陶瓷结构致密,晶粒大小分布均匀.当x=0.05时,该组成陶瓷具有最佳的综合压电性能:压电常数d33=110 pC/N,平面机电耦合系数kp=0.29,介电常数εT33/ε0=466,介质损耗tanδ =1.4％以及机械品质因素Qm=107.     

不同压电陶瓷体积分数对1-3-2型压电复合材料性能的影响

以环氧树脂为基体,铌镁锆钛酸铅[0.375Pb(Mg1/3Nb2/3)O3·0.375PbTiO3·0.25PbZrO3,PMN]为压电功能体,采用切割-浇注法制备了1-3-2型压电复合材料.分析讨论压电陶瓷体积分数(φ,下同)对1-3-2型压电复合材料压电性能、介电性能及声阻抗的影响.结果表明:随着PMN的φ的增加,复合材料的压电应变常数(d33)和声阻抗(2)增大;相对介电常数(εr)几乎呈线性增加,且当PMN的φ为47.47%时,复合材料的εr=1 660,远小于纯PMN陶瓷的(εr=4000).压电电压常数(g33)及介电损耗(tan δ)则呈下降趋势;与PMN相比较,1-3-2型压电复合材料厚度方向的谐振明显增强,机械品质因数(Qm)显著降低;随着PMN的φ的增加,复合材料的平面机电耦合系数(Kp)减小,而厚度机电耦合系数(Kt)增加.     

压电变压器用锆钛酸铅压电陶瓷材料的研究

综述了压电变压器的原理、其材料的研究进展,分析了其在现阶段存在的问题,并展望了其发展方向.     

压电陶瓷/硫铝酸盐水泥复合材料的压电性及介电性

采用水泥作为压电复合材料的基体,可有效解决机敏材料与混凝土母体结构材料之间的相容性问题。用压制法制备了铌锂锆钛酸铅[0.08Pb(Li1/4Nb3/4)O3·0.47PbTiO3·0.45PbZrO3,简称P(ZTNL)]/硫铝酸盐水泥复合材料,分析讨论了P(ZTNL)颗粒粒度和含量对水泥基压电复合材料的压电性和介电性的影响。结果表明:随着P(ZTNL)粒度的增大,复合材料的压电性和介电性均随之增大,但机电耦合系数则减小,当达到一定值后,机电耦合系数趋于稳定。综合分析表明,在所研究的材料中P(ZTNL)粒度应为100μm左右为宜。随着P(ZTNL)含量的增加,压电复合材料的压电常数和介电常数均增大,而介电损耗则减小,只有当P(ZTNL)质量分数超过70%时,水泥基压电复合材料才显示出较好的压电性能。P(ZTNL)的质量分数为85%时,压电复合材料的平面机电耦合系数KP和厚度伸缩机电偶合系数Kt分别为28.54%和28.19%。在-30～100℃范围内,水泥基压电复合材料的介电常数几乎不变,表现出优良的介电稳定性。     

锂掺杂KNN-BNKT无铅压电陶瓷性能研究

采用液相包覆法制备了结构致密的铌酸钾钠基[(K0.5Na0.5NbO3-K0.1Na0.4Bi0.5TiO3)-xLiNbO3,0≤x≤0.02]无铅压电陶瓷,研究了掺杂Li+对铌酸钾钠钛酸铋钾钠K0.5Na0.5NbO3-K0.1Na0.4Bi0.5TiO3(KNN-BNKT)晶体结构和压电、介电性能的影响。结果表明:当Li+含量在x取0～0.010(摩尔分数)时,陶瓷样品均形成了均一的钙钛矿型结构。Li+掺杂量对陶瓷压电、介电性能有很大的影响,其压电常数(d33)随着Li+掺杂量的增加先升高后降低,并在x=0.010的时候取得最大值。实验表明:当x=0.01时,(K0.5Na0.5NbO3-K0.1Na0.4Bi0.5TiO3)-xLiNbO3无铅压电陶瓷表现出较好的压电性能:d33=173pC/N,相对介电常数εr=620.745,介电损耗tanδ=0.0132,kp=27.35%,kt=26.34%,Qm=48.97。     

氧化铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响

用传统固相反应法制备了结构致密的铌酸铋钾钠[(Na0.5K0.5)1-3xBixNbO3,0≤x≤0.05]无铅压电陶瓷,研究了掺杂氧化铋(Bi2O3)对铌酸钾钠(Na0.5K0.5)NbO3(NKN)晶体结构和压电性能的影响.结果表明:当Bi2O3含量x＜0.02时,能得到具有纯钙钛矿结构的(Na05K0.5)1.3xBixNbO3陶瓷.最佳烧结温度随Bi2O3含量的增加而升高,与纯铌酸钾钠陶瓷相比,样品密度显著提高.Bi2O3掺杂量对铌酸钾钠的压电性能有很大影响,其压电常数(d33),机电耦合系数(kp,kt)随Bi2O3含量的增加先升高而后降低,并在x=0.01时达到最大值,机械品质因数(Qm)有明显提高.实验表明:当x=0.01时,(Na0.5K0.5)1-3BixNbO3无铅压电陶瓷的密度达4.42g/cm3,表现出优异的压电性能:d33=154×10-6C/N,kp=45%,kt=46%,介电损耗tanδ=3.5%,相对介电常数ε=598,Qm=138.     

环境湿度对1-3型水泥基压电复合材料性能的影响

用切割-填充法,以硫铝酸盐水泥为基体,铌镁锆钛酸铅[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3·PbTiO3·PbZrO3](PMN)为压电功能体制备了1-3型硫铝酸盐水泥基压电复合材料.研究了环境湿度对1-3型水泥基压电复合材料的压电性能和介电性能的影响.结果表明随着相对湿度的增大,压电电压常数g33与机械品质因数Qm 呈非线性减小.湿度对压电应变常数d33以及机电耦合系数Kp和Kt的影响较小.在低频和高频段,当相对湿度低于85%时,介电常数εr基本不受湿度的影响,表现出良好的介频稳定性.     

成型压力对水泥基压电复合材料压电及介电性能的影响

以硫铝酸盐水泥为基体,以铌锂锆钛酸铅为功能体,用压制成型法制备了水泥基压电复合材料.研究了不同成型压力对水泥基压电复合材料的压电性能及介电性能的影响规律.结果表明:随着成型压力的增大,复合材料的结构越致密,其压电应变常数d33和相对介电常数εr均增大;而机电耦合性能则变化较小.在40～100 kHz频率范围内,成型压力越大,压电复合材料的介电常数随频率的升高而下降的程度就越显著,低频和高频时的介电常数之差也就越大.     

不同晶粒取向钛酸铋陶瓷的铁电和压电性能

用固相烧结工艺制备了不同取向率(I)的Bi4Ti3O12(BTO)多晶陶瓷样品.在相同的烧结温度(1140℃),BTO样品的I随烧结时间(2～20h)的增加出现了先升高后降低的变化趋势,最大值达89.9%.样品的铁电和压电性能均与样品的I有关,在α/(b)择优取向的BTO样品的铁电和压电性能都随样品I的升高而改善,其2倍剩余极化强度(Pr)和压电系数(d33)分别达到53.4μC/cm2和22.2pC/N;c取向样品的2Pr和d33则随着取向率的升高而降低.     

锰掺杂对压电陶瓷介电性能的影响

采用传统的电子陶瓷工艺制备了高性能四元系压电陶瓷（PZN-PMS-PZT）。考察了不同剂量锰掺杂对压电陶瓷的室温介电常数（εTr)，介电常数温度谱以及居里温度（Tc)的影响。实验结果表明：随着Mn含量的增加，压电陶瓷的室温介电常数εTr减小；由于内偏置场的影响，居里温度Tc随锰含量的增加而增加。     

晶粒定向技术制备无铅压电陶瓷的研究现状与进展

压电陶瓷晶粒定向技术是一种结构改性,它是利用压电材料性能各向异性的特点,将无规则取向的陶瓷晶粒定向排列。其特点是能够在不改变材料居里温度的前提下大幅度提高陶瓷的压电性能,常见的有热处理技术、模板晶粒生长技术、多层晶粒生长技术和定向凝固法等。本文主要介绍了热处理技术和模板晶粒生长技术并综述了晶粒定向技术对常见的几类无铅压电陶瓷结构和性能的影响。