钛酸铋钠-钛酸钡系无铅压电陶瓷的压电性能

研究了（1-x）Na0.5 Bi0.5 TiO3-xBaTiO3系无铅压电陶瓷的介电、压电性能。通过X-射线衍射分析发现，当0．06≤x≤0.10时，该体系陶瓷具有三方、四方相共存的晶体结构，此时材料具有最佳的压电性能。测试x=0．06时陶瓷样品的介电温谱和电滞回线发现在相界附近的陶瓷为弛豫型铁电体，并在加热过程中发生了铁电-反铁电-顺电相的转变。     

(1-3x)NBT-2xKBT-xBT系无铅压电陶瓷性能研究R&D

通过XRD分析,发现该体系陶瓷都能形成单一的钙钛矿型固溶体,并在0.025≤x≤0.035范围内具有三方和四方共存结构,为该体系的准同型相界。当x=0.035时,陶瓷的压电常数d33达到150 pC/N,平面机电耦合系数kp达到0.297 7,均高于相应两元体系的压电性能。测定了该体系陶瓷材料的介电常数–温度曲线和电滞回线,发现该体系陶瓷的介电温谱都存在两个介电反常峰,分别对应于陶瓷材料的铁电–反铁电和反铁电–顺电相变。同时,该体系陶瓷具有弛豫铁电体性质。     

无铅压电陶瓷BNKT-BiGaO3的研究

采用传统陶瓷制备方法制备了一种新型无铅压电陶瓷(1-x)Bi0.5(Na0.82K0.18)015TiO3-xBiGaO3(BNKT-BGx),研究了Bi基铁电体BiGaO3对BNKT陶瓷微观结构和压电介电性能的影响.结果表明,在所研究的组成范围内,陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体,陶瓷晶粒尺寸随x的增加而增加.压电性能随x的增加先增加后减少,在x=0.01时压电常数及机电耦合系数达到最大值(d33=165 pC/N,kp=0.34).介电温谱显示该陶瓷具有2个介电反常峰,介电常数在低温反常峰附近具有明显的频率依赖性.     

Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3系无铅压电陶瓷的介电压电性能

研究了(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3体系无铅压电陶瓷的介电、压电性能，通过XRD分析，发现随着x的增加，陶瓷的晶体结构由三方相逐渐转变为四方相，x=0．16～0．20范围内具有三方和四方共存相结构，为该体系的准同型相界(MPB)，材料在MPB附近具有最佳的压电性能．测试了陶瓷的介电温谱，表明该体系陶瓷为弛豫型铁电体，电滞回线表明陶瓷在升温过程中发生铁电-反铁电-顺电相变．     

NBT基无铅压电陶瓷滤波器

主要研究了用改性的(NaBi)0.5TiO3(NBT)基无铅压电材料制作的压电陶瓷滤波器。在研究过程中出现很多不同于以往的情况，这些一方面是由于NBT基材料与传统PZT基材料的介电性能有较大差异造成的，另一方面说明NBT基材料的压电性能较PZT基材料还有进一步提高的必要。     

NBT-NaNbO3-BaTiO3无铅压电材料的研究

主要研究了(NaBi)0.5TiO3-NaNbO3-BaTiO3三元系无铅压电材料的介电、压电性能。随着第三种材料BaTiO3引入量的增加。三元系材料的介电常数和损耗均出现增大的现象。当n(Ba^2 )=0．02mol时。三元系材料的压电常数d33、机电耦合系数氐值都达到最大值100pC／N和0．41。     

新型无铅压电陶瓷BNKT-BiFeO_3的研究

采用传统陶瓷制备法制备了一种新型无铅压电陶瓷(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)TiO_3-xBiFeO_3(BNKT-BFx).研究了Bi基铁电体BiFeO_3对BNKT-BFx陶瓷晶体结构、显微组织和压电性能的影响.结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体,陶瓷的准同型相界位于x=0～0.05.BiFe_O3促进陶瓷致密化和晶粒生长,在准同型相界成分附近压电性能达到最大值:d_(33)=171 pC/N,k_p=0.366.     

NBT-KBT-NN无铅压电陶瓷性能研究

采用传统陶瓷的制备方法,制备出(1-x)Na0.44K0.06Bi0.5TiO3-xNaNbO3(x=0~0.10)的无铅压电陶瓷。X-射线衍射(XRD)分析表明,所研究的组成均形成纯钙钛矿(ABO3)型固溶体,其晶体结构则随NaNbO3含量的增加由三方转变为假立方结构,并最终转变为立方结构。陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料为弛豫型铁电体,随着NaNbO3的增加,材料的弛豫性增强;采用改进的居里-外斯定理可较好地描述材料的介电常数-温度关系。测试了不同组成陶瓷的压电性能,当NaNbO5含量为0.08 mol时,陶瓷的压电常数d33和平面机电耦合系数kp比基础组成略有下降,但其介电常数3Tε3/0ε和介质损耗tanδ则有较大程度的增加。     

LiSbO3掺杂NBT-KBT无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了LiSbO3掺杂0.8(Na0.5 Bi0.5) TiO3-0.2(K0.5Bi0.5)TiO3(简称NBT-KBT-LS)无铅压电陶瓷,研究了LS的不同摩尔分数掺杂(0≤x≤1.50％)对样品的显微结构及电性能的影响.结果表明,所制备的NBT-KBT-LS陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构,LS的掺入促进了晶粒的长大,但由于Bi3+与Na+的挥发,导致块状晶粒的出现.掺杂一定量的LS,陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、剩余极化强度Pr与矫顽场Ec均增大,表现出“软硬双性”的掺杂作用.当x=0.75％时,材料的性能最佳:d33=154 pC/N,kp=0.268,Qm =107.     

LiNbO3改性KNN基无铅压电陶瓷的制备和性能

采用传统陶瓷工艺和电子陶瓷公司在工业生产中使用的原料,制备了LiNbO3改性的K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷(KNN xLN,x=0~10%(摩尔分数)),并研究了陶瓷的晶相、显微结构和电性能。当x≤4%时,陶瓷为单一的正交钙钛矿结构;当x≥6%时,出现了四方钨青铜结构的K3Li2Nb5O15第二相。介电常数-温度曲线表明,随着LiNbO3含量的增加,陶瓷的正交→四方结构的相变温度TO-T向低温方向移动,而四方→立方结构的居里温度TC向高温方向移动。当x=4%时,陶瓷具有较好的性能:相对密度达98%,压电常数d33=116 pC/N,机电耦合系数kp=40.6%,剩余极化强度Pr=21.0μC/cm2,矫顽场Ec=0.96 kV/mm,TC=452℃。该体系陶瓷具有较高的TC(420~495℃)和较大的kp,是一种应用前景良好的高温压电铁电材料。     

KNN-BT-BZ-CT基无铅压电陶瓷的性能研究

采用两步烧结法制备了(0.91-x)K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-0.03BaTiO_3-0.06BaZrO_3-xCaTiO_3[KNN-BT-BZCT]基无铅压电陶瓷,探究了在不同CaTiO_3(CT)含量下,KNN基压电陶瓷相结构变化以及对压电性能的影响。结果表明,x<0.02时,陶瓷物相出现菱方-正交双相共存。随着CT含量的增加,陶瓷晶粒尺寸先减小后增大,且其居里温度(TC)和四方-正交(TO-T)转变温度随之逐渐降低。当x=0.01时,在室温下陶瓷出现菱方-正交准同型相界,其压电常数d33=224pC/N和机电耦合系数kp=40.2%分别达到了最佳。因此,KNN基压电陶瓷中掺入BCZT可以较好地提高其压电性能。     

关于无铅压电陶瓷及其应用的几个问题

综合分析无铅压电陶瓷在压电陶瓷材料中的地位,指出要想让无铅压电陶瓷完全取代铅基压电陶瓷在现阶段是不可能的,但对大量的压电中端应用和低端应用,无铅压电陶瓷材料与器件大有用武之地;给出了目前无铅压电陶瓷研究的主要体系,包括BaTiO3基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷和铌酸盐系无铅压电陶瓷;分析了当前无铅压电陶瓷研究开发应注意的问题,并对今后研究开发的相关方向,如提高机电耦合系数(k)、压电常数(d)和机械品质因数(Qm)等,提出了一些建议。     

Ce掺杂BNBT压电陶瓷的介电弛豫特性

研究了CeO2掺杂对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNBT)陶瓷晶体结构、介电性能与介电弛豫行为的影响。XRD分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷均能形成纯钙钛矿固溶体。修正的居里-外斯公式较好的描述了陶瓷弥散相变特征,弥散指数随CeO2掺杂量的增加而下降。掺杂量较低的陶瓷仅在低温介电反常峰Tf附近表现出明显的频率依赖性,随掺杂量的增加,陶瓷材料在Tf的介电反常峰和频率依赖性慢慢消失。根据宏畴-微畴转变理论探讨了该体系陶瓷介电弛豫特性的机理。     

铋基无铅压电敏感材料的性能调控研究进展

基于无铅压电陶瓷的高性能器件的应用日益广泛。铋基材料具有一定的综合性能,尤其在高温压电领域,是一种有潜力替代锆钛酸铅(PZT)基材料的候选体系。文章综述了与如何调控无铅压电材料性能这一关键问题相关的国内外研究进展,对调节相界、掺杂、调控制备工艺和畴工程等多方面进行了阐述,并尝试分析了无铅压电体系在实用化道路上存在的亟待解决的问题。     

高锂含量碱金属铌酸盐的结构与性能研究

采用传统固相法陶瓷制备工艺制得高锂铌酸基无铅压电陶瓷体系xLiNbO3-(1-x)(Na0.5K0.5)NbO3(简写为xLN-(1-x)NKN,其中x=0.146,0.236,0.292,0.348,0.361,0.382,0.438,0.472,0.500,0.528,0.618),研究了该体系的晶相结构,断面形貌及电学性能随x的变化。研究表明,随x的增加,样品主晶相有一个四方钙钛矿到四方钨青铜结构再到LiNbO3三方结构的过程;压电常数d33随着x的增加而减小,但在x=0.236~0.438时保持相对稳定,约为75~80 pC/N;当x=0.5时,居里温度TC为537℃,此系列陶瓷适用于高温环境的压电陶瓷。     

铌钽酸盐无铅压电陶瓷的制备与性能

用常规氧化物固溶方法制备了无铅压电铌钽酸盐(Na0.50K0.35Li0.1Ag0.05)(Nb1-xTax)O3 (x = 0,0.025 0,0.050 0,0.072 5)材料,研究了该材料的介电、压电性能随x的变化关系。实验发现x = 0.050 0在1 102℃条件下烧结的陶瓷,其压电常数d33高达117 pC/N,机电耦合系数kt、kp和k33分别为34%、25%和41%,相对介电常数T33e/e0 为617,机械品质因数Qm为121。该压电陶瓷是一高温压电陶瓷,四方–立方相变温度高达600℃以上。