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℃.     

Y_2O_3,Fe_2O_3掺杂(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了(Na0.5Bi0.5)TiO3+xmol%Y2O3+xmol%Fe2O3(0≤x≤1.25)(简称NBTYF)无铅压电陶瓷。XRD衍射结果表明,所有陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构。SEM表明,掺杂后陶瓷的晶粒尺寸增大。介电温谱表明该体系陶瓷具有弛豫特性,随掺杂量的增加,退极化温度Td向低温方向移动,而居里温度Tc向高温方向移动。陶瓷的密度和压电常数d33和随x的增加先增大后减小,而机械品质因子Qm一直下降。当x=1.00时,该体系陶瓷具有最佳压电性能,d33=106pC/N,Qm=93,kp=16.08%,εr=594,tanδ=5.33%,ρ=5.699g/cm3。     

(0.94-y)Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3-yBiCoO_3陶瓷的制备与性能

为发展绿色无毒的PZT(lead zirconate titanate,锆钛酸铅)压电陶瓷替代压电材料,钛酸铋钠因其剩余极化强和压电性能好等特点被广泛研究。为进一步提高其压电性能,我们利用传统固相合成工艺制备了(0.94-y)Na_(0.5)Bi_(0.5)Ti O3-0.06Ba Ti O3-y Bi Co O3无铅压电陶瓷。探究了在Ba Ti O3定量的情况下,Bi Co O3对陶瓷的热学性质、结构、压电性能的影响。实验结果表明,微量添加Bi Co O3对BNBT6的结构基本没有影响,所制备的陶瓷仍均为单一的钙钛矿结构;随着Bi Co O3含量的增加,剩余极化强度Pr和矫顽场Ec都是先降低后增加;通过对陶瓷样品的压电性能分析,可以看出Bi Co O3的掺杂量为0.01时,陶瓷样品的压电常数d33取得最大值171 p C/N。     

Na0.5Bi0.5TiO3–K0.5Bi0.5TiO3–BaTiO3–SrTiO3陶瓷的准同型相界与电性能

采用固相法制备了 Na0.5Bi0.5TiO3–K0.5Bi0.5TiO3–BaTiO3–SrTiO3（NBT–KBT–BT–ST）陶瓷,该体系是按（1–2x）（0.8NBT–0.2KBT）–x（0.94NBT–0.06BT）–x（0.74NBT–0.26ST） （x = 0.10、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45）组合而成的,研究了该系陶瓷的结构与电性能。结果表明：所有样品都处于三方–四方准同型相界区域。该系陶瓷在准同型相界附近表现出了优异的压电性能,压电常数 d33、机电耦合系数 kp和剩余极化强度 Pr随 x 的增加先升高后降低,其中 x=0.35 陶瓷的电性能最佳：d33= 210 pC/N,kp= 0.319,Pr= 39.3 μC/cm2,Ec= 20.2 kV/cm,是一种良好的无铅压电陶瓷候选材料。依据准同型相界组成的线性组合规律来寻找具有优异压电性能的 NBT–KBT–BT–ST 陶瓷准同型相界组成是可行的。     

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。     

(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。     

LiBiO2掺杂对0.94(Na0.8K0.16Li0.04)0.5 Bi0.5TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷性能的影响

本文采用固相反应法制备了一系列LiBiO2掺杂0.94(Na0.8K0.16Li0.04)0.5Bi0.5TiO3 -0.06BaTiO3压电陶瓷,并采用SEM、XRD等分析方法对所得产物的结构和电性能进行分析.SEM观测表明:随LiBiO2掺杂量的增加,晶粒尺寸增加.XRD分析显示,LiBiO2掺杂会导致Na2O相析出.铁电测试表明随着LiBiO2掺杂量的增加,剩余极化强度和矫顽场单调下降,样品从铁电相向反铁电相转变.压电测试结果显示:随着LiBiO2掺杂量增加,d33单调下降.与单独Li、Bi掺杂提高电性能相反,LiBiO2掺杂对提高电性能无益.     

锰掺杂无铅压电陶瓷(Bi_(0.5)Na_(0.5))_0.9Ba_(0.07)Sr_(0.03)TiO_3的结构和电学性能(英文)

采用传统陶瓷工艺制备掺MnO2的(Bi0.5Na0.5)0.9Ba0.07Sr0.03TiO3(BNBST)无铅压电陶瓷。锰掺杂(MnO2摩尔掺量x=0～1.25%)可以提高陶瓷的烧结性能,在1150℃烧结,可以得到致密陶瓷和纯的钙钛矿相。X射线衍射显示:室温、0.20x0.75时,形成四方相与三方相共存的准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB),且x=0.25时,锰掺杂的BNBST陶瓷表现出优良的性能,其中压电常数d33=157pC/N,平面机电耦合系数kp=33%,机械品质因数Qm=364,相对介电常数εr=843,介电损耗tanδ=2%。这些结果确认了MPB组成与x之间的相互关系,并为设计新型压电材料提供方法。     

(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3无铅压电陶瓷的性能特征

采用传统电子陶瓷制备工艺制备了(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3无铅压电陶瓷。研究了不同Ta含量下(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3陶瓷的晶相组成及性能特征。结果表明,(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3陶瓷在低Ta含量时形成单一斜方相固溶体,但Ta含量达到0.08mol后则有K6Ta10.8O30次晶相产生。随着Ta的加入,陶瓷的体积密度逐渐增大,居里温度(Tc)逐渐降低。当Ta含量为0.08mol时陶瓷具有良好的铁电、压电性能和介电稳定性能,其压电常数d33为76pC/N。     

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。     

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。     

(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%.     

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。     

(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3-BaTiO_3系陶瓷的介电弛豫性能

采用传统压电陶瓷固相合成法制得了纯钙钛矿相的( 1 -x) (Bi0 5Na0 5 )TiO3 -xBaTiO3 (x=0 02, 0 04,0 06, 0 08, 0 10) (简写作BNBT)系无铅压电陶瓷。研究了1kHz条件下室温到400℃的温度范围内BNBT试样的介电温谱以及3种不同频率下(1、10、100kHz)BNBT-6试样的介电温谱,发现材料在研究组成范围内均为弛豫型铁电体。采用HRTEM研究了该系统的畴结构,表明BNBT钙钛矿结构铁电体的介电性能与复合离子的有序无序排列密切相关,纳米尺度有序微畴对介电弛豫起着重要作用。     

La3+掺杂钛酸铋钠基无铅陶瓷的压电性能与介电弛豫行为

采用冷等静压成型和密闭烧结工艺,制备了具有微晶结构的稀土离子La3+掺杂0.9TNa0.5Bi0.5TiO3-0.03K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷体系.研究了该体系陶瓷的相结构,显微结构与介电、压电性能.结果表明:在掺杂范围内(0.015≤x≤0.105),La3+可完全固溶进陶瓷晶格形成单一的钙钛矿相.采用等静压成型工艺可明显改善陶瓷的显微结构,使晶粒细化,进而提高材料的压电性能.该陶瓷具有弥散相变和频率色散特征,为典型的弛豫型铁电体.随着La3+掺杂量的增加,材料的铁电-反铁电相变温度下降,Curie温度提高,相对介电常数、介电损耗和压电常数逐渐减小,弛豫特征愈明显.     

过量Na~+对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3无铅压电陶瓷相组成及结构的影响

通过固相反应法预合成0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3(KNLN6)无铅压电陶瓷粉体。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对KNLN6试样进行性能表征。结果表明:按化学计量配比合成的KNLN6粉体中含有K3Li2Nb5O15(KLN)第二相;Na2CO3摩尔分数过量5%时,可有效地消除第二相KLN,从而获得单一钙钛矿结构的KNLN6粉体,同时,粉体的预烧温度降低了50℃;在1070℃下烧结2 h制备的Na2CO3过量5%的无铅压电陶瓷中,KNLN6晶体具有A位无序的单一正交钙钛矿结构,晶粒呈立方体状,平均尺寸约为10μm。     

准同型相界附近(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3的制备及性能研究

利用固相法制备了（Na1-xKx）0.5Bi0.5TiO3系压电陶瓷，XRD分析表明所得陶瓷样品为纯的钙钛矿结构，其准同型相界在x=0．18～0．22之间；电子探针显微分析显示所做陶瓷样品晶粒发育良好，具有规则的外形和明显的晶界；实验所得陶瓷样品损耗tanδ最大不超过5％，最好的压电常数d33=153 pC／N，平面机电耦合系数kp=0．299，它们分别出现在x=0．22和0．20处。     

（1－x）Bi0．5（Na0．8K0．2）0．5TiO3－xKSbO3压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统固相法制备了新型（1－x）Bi0．5（Na0．8K0．2）0．5TiO3－xKSbO3无铅压电陶瓷,利用XRD、 SEM等测试技术表征了该陶瓷的晶体结构、表面形貌、压电和介电性能。研究结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯的钙钛矿固溶体。在室温下,当KSbO3的掺杂量为1％时,该体系表现出较好的介电性能：εr和tanδ分别为2231和0．055。     

La_2O_3掺杂(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3陶瓷的介电和压电性能的研究

用固相反应法制备La2O3掺杂的铁电陶瓷(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNBT6)。X射线衍射曲线表明掺杂0-0.6wt%La2O3的BNBT6为钙钛结构。研究了La2O3掺杂对BNBT6陶瓷介电性能和压电性能的影响。结果表明La2O3掺杂量为0.3wt%的BNBT6陶瓷综合性能最佳,其中介电常数为1981.4,介电损耗为0.0625和压电常数为145pc/N。SEM图象表明La2O3掺杂提高了陶瓷的致密度。