(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-CaZrO_3基无铅压电陶瓷的相结构和压电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xCaZrO3(简称KNN-CZ)无铅压电陶瓷。分析了陶瓷样品的相结构组成。测试结果表明:所有陶瓷样品均为钙钛矿相,未发现其它晶相。随着CaZrO3含量的增加,(1-x)KNNxCZ陶瓷的相结构由正交相转变为四方相,最后变为立方相。研究了不同CaZrO3含量对压电性能的影响,实验表明:当CaZrO3含量为0.05mol时,压电常数d33和径向机电耦合系数kp分别达到了最大值196pC/N和0.35。(1-x)KNNxCZ(x=0.05)陶瓷的压电性能展现了良好的温度稳定性和经时稳定性,这些结果表明(1-x)KNN-xCZ(x=0.05)陶瓷是一种优良的无铅压电备选材料。     

制备工艺对0.95(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-0.05CaZrO_3基无铅陶瓷压电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3无铅压电陶瓷。研究了烧结温度和极化工艺对陶瓷压电性能的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的体积密度增大,在1170℃时达到最大值,同时d33和kp,在此温度也分别达到他们的最大值210pC/N和0.40。极化工艺对0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的压电性能有明显的影响,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的最佳极化温度是70℃,最佳极化电场是4kV/mm。     

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-La_2O_3无铅压电陶瓷性能的研究

采用传统周相反应法制备了K0.5Na0.5NbO3-xmol%La2O3(简称KNN-xLa)系列无铅压电陶瓷,研究了不同La2O3含量(x=0.0,0.05,0.15,0.25,0.35,0.5,1.0)样品的物相组成、显微结构、压电及介电性能.实验结果表明:La2O3的加入并没有改变陶瓷的相结构,体系仍为单一正交相钙钛矿结构.随着掺杂量x的增大样品的压电系数(d33)、机械品质因子(Qm)、平面机电耦合系数(kp)和样品密度(P)都呈现先增大后减少的变化趋势,而介质损耗(tan δ)呈现先变小后增大的变化趋势,烧成温度则随着x的增大而升高.当x=0.15时,材料的综合性能达到最佳,其中P=4.52 g/cm3,d33=120pC/N,Qm=130,kp=0.41,tan δ=0.021.此外,随着x的增大,居里温度Tc则呈现出先升高后降低的趋势,而正交相向四方相的转变温度To-t与Tc变化相反,且当x=0.15时,To-t=189℃,Tc=404℃.     

K0.5Na0.5NbO3-BaCu0.5W0.5O3无铅压电陶瓷的结构与性能

以传统固相法工艺制备(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xBaCu0.5W0.5O3[(1-x)KNN-xBCW]无铅压电陶瓷,研究不同BCW掺量(x=0％,0.1％,0.25％,0.5％,1.0％,摩尔分数,下同)对KNN陶瓷的晶体结构和电性能的影响,结果表明:x＜0.5％时,KNN陶瓷的相结构没有改变,仍为正交相...     

(K_(0.44)Na_(0.52)Li_(0.04))(Nb_(0.86)Ta_(0.10)Sb_(0.04))O_3陶瓷的压电性能

采用传统固相法制备Li、Ta和Sb共同掺杂铌酸钾钠(KNN)的(K0.44Na0.52Li0.04)(Nb0.86Ta0.10Sb0.04)O3(KNLNTS)无铅压电陶瓷。研究不同烧结温度对该陶瓷的结构、形貌、致密度以及电学性能的影响。结果表明:不同温度下烧结的陶瓷样品均为钙钛矿相结构;在1 050~1 150℃之间烧结均可获得性能良好的陶瓷样品;1 050℃烧结的样品表现出最佳的综合电学性能,即相对介电常数和压电系数均较大,分别为1 120pC/N和193pC/N,介电损耗较小为2.55%,机械品质因子较大为85,密度较大为4.65g/cm3,且该样品具有饱和的电滞回线。随着烧结温度的升高,陶瓷样品电学性能下降和晶粒增大均与样品中存在着碱金属离子挥发有关。KNLNTS陶瓷样品的Curie温度由不掺杂的KNN陶瓷样品的420℃下降为301℃。     

Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3掺杂对0.945K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-0.045LiSbO_3无铅压电陶瓷结构性能的影响

采用传统固相合成法合成(1-x)(0.945K0.5Na0.5NbO3-0.045LiSbO3)-x(Bi0.5K0.5TiO3)(简记为(KNN-LS)(1-x)-BKTx))无铅压电陶瓷,研究不同BKT掺入量(x=0.000,0.005,0.010,0.015,0.020,0.025,0.030)对该体系陶瓷的微观结构和压电介电性能。结果表明:x≤0.025时,均可形成单一钙钛矿结构;与KNN-LS相比,体积密度(ρ)、机械耦合系数kp、kt显著提高;d33、介电损耗tanδ、机械品质因数Qm和次级相变温度降低;当x=0.020时,样品的整体性能达到最佳值:ρ=4.239g/cm3,d33=94pC/N,kp=30.9%,kt=20.7%,tanδ=0.024,相对介电常数εT33/ε0=2468,Qm=53.95,次级相变温度降至室温以下,温度稳定性好。     

掺杂对(Na_(1/2)K_(1/2))NbO_3-CaTiO_3无铅陶瓷烧结温度和电学性能的影响

通过传统固相反应法、利用两步合成工艺,在常压、960～1160℃烧结制备0.95(Na1/2K1/2)NbO3-0.05CaTiO3(0.95NKN-0.05CT)及WO3、CuO掺杂0.95NKN-0.05CT无铅压电陶瓷。X射线衍射分析表明:960℃和1020℃烧结制备的掺杂前后的0.95NKN-0.05CT陶瓷均为纯钙钛矿结构。随着CuO掺杂量的增加及烧结温度的升高,CuO掺杂0.95NKN-0.05CT陶瓷中出现杂相,并伴随着压电性能的下降。添加第二组元CaTiO3和氧化物掺杂可增加(Na1/2K1/2)NbO3(NKN)陶瓷的致密度,同时烧成陶瓷的介电、铁电和压电性能也有明显改善。摩尔分数分别为1%和2%CuO掺杂0.95NKN-0.05CT陶瓷的压电常数分别达到165pC/N和140pC/N。     

（1–x）（K_（0.48）Na_（0.48）Li_（0.04））NbO_3–x（Na_（0.8）K_（0.2））_（0.5）Bi_（0.5）TiO_3无铅压电陶瓷的相变行为及其压电性能

采用固相法应法制备了（1–x）（K0.48Na0.48Li0.04）NbO3–x（Na0.8K0.2）0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了不同x（0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,3.0%）对材料的相结构、介电性能以及压电性能的影响。结果表明：随着x增加,样品的Curie温度TC与正交到四方相变温度TO–T均逐渐降低,而压电常数d33与机电耦合系数kp均先升高后降低;该体系在0.5%     

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...     

BiFeO_3-K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3无铅压电陶瓷的烧结工艺

采用传统固相烧结法制备性能良好的铁酸铋(BiFeO3,BF)掺杂的铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3,KNN)压电陶瓷(BF-KNN),着重研究BF摩尔(下同)掺量对KNN结构与压电性能的影响规律以及BF-KNN陶瓷的烧结工艺。结果表明:适量BF有利于提高BF-KNN的压电性能,当BF掺量≥1%后,压电性能急剧降低。与仅烧结一次的样品相比,二次烧结BF-KNN陶瓷形成更加稳定的正交晶系钙钛矿结构,陶瓷组织致密,压电性能大幅度提高,压电常数(d33)、平面机电耦合系数(kp)与机械品质因数(Qm)分别达134pC/N、46%和364,但介电性能明显降低,相对介电常数(εr)从退火前的554降至388。一次、二次烧结样品的体积密度分别为4.12g/cm3和4.36g/cm3,相对密度分别为91.35%和96.67%。在温度低于490℃、频率为100kHz时,二次烧结样品的介电损耗tanδ5%,其Curie温度高达420℃。     

铜掺杂对(Na0.5K0.5)NbO3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法对(Na0.5K0.5)NbO3压电陶瓷进行铜掺杂改性研究。使用SEM、XRD并结合常规压电陶瓷性能测试手段对该体系的显微结构、压电性能等进行表征。研究结果表明:CuO的掺入使材料出现“硬化”现象,即材料的压电系数d33、平面机电耦合系数Kp和介电损耗tanδ下降了,机械品质因子Qm大大提高;CuO掺入量在1%mol时各项性能最佳。另外,从SEM图片中可以看出:(Na0.5K0.5)NbO3压电陶瓷材料的平均晶粒尺寸随着CuO掺入量的增加明显变大。这表明CuO有烧结助熔作用,能降低烧成温度。     

Cu掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3-LiSbO_3-NaTaO_3系压电陶瓷结构及性能的影响

采用传统的陶瓷工艺制备了0.94[0.9405(K0.5Na0.5)NbO3-0.0095(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.05LiSbO3]-0.06NaTaO3(简称KNN-BNT-LS-NT)+xmol%CuO(0≤x≤2.0)陶瓷,研究了其晶体结构、压电、介电以及铁电性质,并对Cu2+在A、B位取代做了详细的分析讨论。结果表明,Cu2+的加入能显著提高陶瓷的机械品质因数Qm和降低其介电损耗tanδ,当加入1.5mol%的Cu2+在时,取得较佳的性能,即d33=183pC/N、Qm=166、tanδ=0.0135。     

(K0.485Na0.485Li0.03)NbO3-Pb(Zr0.53Ti0.47)O3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%.     

Ba(Zr_(0.055)Ti_(0.945))O_3含量对[(Na_(0.80)K_(0.16)Li_(0.04))_(0.5)Bi_(0.5)]TiO_3陶瓷性能的影响

系统研究(1-y)[(Na0.80K0.16Li0.04)0.5Bi0.5]TiO3-yBa(Zr0.055Ti0.945)O3无铅压电陶瓷,获得压电应变常数高达185pC/N的0.94[(Na0.80K0.16Li0.04)0.5Bi0.5]-TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷。样品的晶体结构为三方相、四方相共存,处于准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB)附近。该类陶瓷室温MPB的摩尔(下同)含量为0.050y0.065。样品y=0.060在40°左右的(003)、(021)双峰与46.5°左右的(002)、(200)双峰分裂最明显。随着Ba(Zr0.055Ti0.945)O3含量的增加,铁电相-反铁电相相变温度(θd)升高、反铁电相-顺电相相变温度(θm)降低;θd和θm的温差越来越小,材料的弛豫性逐渐降低。     

(Na,K)NbO_3基无铅压电陶瓷的研究进展

本文主要综述近几年来国内外有关(Na,K)NbO3基无铅压电陶瓷体系的加压固相烧结技术、液相助烧致密化技术、掺杂改性、相结构调控以及相关机理研究方面的研究进展和动向,并展望该陶瓷体系在医疗超声换能器技术方面的应用前景。     

Sb掺杂对(K0.49Na0.51)0.94Li0.06(Nb0.94Ta0.06)O3无铅压电陶瓷结构与性能的影响

采用固相反应法制备(K0.49Na0.51)0.94Li0.06Nb0.94SbxTa0.06-xO3(KNNLSxT0.06-x,x=0.00～0.06)无铅压电陶瓷,研究了Sb的掺杂量对陶瓷晶体结构与压电性能的影响。X射线衍射结果表明:随着Sb掺杂量x的增加,陶瓷的晶体结构由正交相向四方相转变,并在x=0.04～0.05时出现正交相逐渐转变为四方相的多型相转变(PPT),在x=0.04时具有较佳的性能:压电常数d33=258 pC/N,平面机电耦合系数kp=54%,机械品质因素Qm=61以及较高的居里温度Tc=405℃。     

(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3系的离子挥发性研究

利用固相法制备了(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3系压电陶瓷,研究其中Bi3 、Na 、K 离子的挥发对其性能的影响。研究结果表明Bi3 的挥发性对样品的性能影响较大,而Na 、K 离子相对较小。     

La掺杂(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.82)(K_(0.5)Bi_(0.5))_(0.18)TiO_3系统无铅压电陶瓷的制备工艺探讨

采用传统陶瓷工艺,研究了制备[(Na0.5Bi0.5)0.82(K0.5Bi0.5)0.18]1-xLaxTiO3(x=0.00,0.01,0.03,0.05,0.10)无铅压电陶瓷的工艺条件对陶瓷的物相组成、显微结构和压电性能的影响。利用XRD、SEM等技术分析结果表明,合成温度的提高有利于主晶相的形成,且此系统烧成温度范围较窄,故需控制在合适的烧成温度下才能得到高致密度的陶瓷。同时,研究了极化工艺条件对材料压电性能的影响,结果表明,提高极化电场强度、控制适当的极化温度有利于提高材料的压电性能。