Bi改性铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的温度稳定性

铌酸钾钠基压电陶瓷(Na0.53K0.41Li0.06)Nb0.955Sb0.045O3的正交–四方多型相变在室温附近,具有良好的压电性能,但其温度稳定性很差。通过掺杂Bi2O3,使该陶瓷的正交–四方多型相变温度tO-T从15℃降低到了–9℃,同时保持了较高的居里温度tC(368℃),从而显著改善了其压电性能的温度稳定性。由于Bi3+施主掺杂作用和Sb5+较强的电负性,改性后的陶瓷保持了优良的电学性能:d33=213pC/N,kp=0.441,ε3T3=1319,tanδ=0.016。     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷烧结及极化工艺优化

采用传统固相法在烧结温度1 110～1 150℃内成功制备了(K_0.5Na_0.5)_0.98Li_0.02Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05O₃(LTS-KNN)无铅压电陶瓷,所有样品结晶性良好,无第二相产生。在1 130℃下烧结的压电陶瓷致密度良好,陶瓷表现出较好的压电性能。通过调节极化电场与极化温度可改善陶瓷的极化程度,进而优化陶瓷的压电性能。实验结果表明,在烧结温度为1 130℃,极化电场为3 kV/mm,极化温度为60℃时,陶瓷的压电性能达到最佳,即压电常数d₃₃ =310 pC/N,机电耦合系数k_p =48%。     

金属有机盐热分解法制备铌酸钾钠无铅压电薄膜

选用乙醇铌、乙酸钾、乙酸钠为原料,通过金属有机盐热分解法制备了Na0.5K0.5NbO3(NKN)无铅压电薄膜。研究了不同退火温度对NKN薄膜的晶体结构和形貌的影响。结果表明:当退火温度低于500℃时,所制NKN薄膜为无定形结构。650℃制备的NKN薄膜具有(100)晶面生长的择优取向;该薄膜的表面致密,颗粒尺寸分布均匀,10kHz的相对介电常数为258,介电损耗为0.05。该薄膜具有铁电体典型的电滞回线,剩余极化强度(Pr)和矫顽场强(EC)分别为3.45×10–6C/cm2和160×103V/cm。     

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。     

高性能铌酸钾钠无铅压电陶瓷研制

用常规氧化物固溶方法制备了无铅压电铌酸盐((Na0.5K0.5)1-xLixSbyNb1-yO3)陶瓷。实验结果表明,Li+和Sb5+的引入提高了陶瓷的压电性能。在一定配比范围内(Li和Sb在10%摩尔分数以内),材料为斜方、四方相共存的钙钛矿结构,材料的压电常数d33在270 pC/N以上,机电耦合系数kp、kt、k33分别达到49×10–2、43×10–2、64×10–2。介质损耗tgδ小于2.0×10_2,居里温度tC高达375℃。     

熔盐法制备柱状铌酸钾钠粉体及其陶瓷

采用二步熔盐法合成了柱状铌酸钾钠粉体,并制备了致密的铌酸钾钠陶瓷。首先使用少量KSr_2Nb_5O_(15)粉体作为晶种,以Nb_2O_5、KCl与不同SrCO_3和Nb_2O_5的摩尔比(x=0.2,0.4,0.6和0.8)为原料合成了分散性较好的铌酸钾前驱体;然后将该前驱体通过化学拓扑反应制备出柱状的铌酸钾钠粉体;最后利用该粉体为原料,制备了铌酸钾钠陶瓷。测试结果表明,SrCO_3的添加有利于形成分散性良好的铌酸钾前驱体;Sr含量对钨青铜结构前驱体到钙钛矿结构铌酸钾钠的相转变有显著影响:当x≤0.4时,前驱体全部转化为钙钛矿相;x>0.4时,前驱体转变不完全;x=0.8时,前驱体几乎未发生转变。x=0.4时,合成的铌酸钾钠颗粒为微米级,长径比约为12,具有较高的烧结活性,为织构陶瓷的制备提供了一种合适的模板籽晶。     

铌酸钾钠陶瓷的低温制备及其介电性能分析

以柠檬酸为配位剂与金属离子配合,水作为溶剂,乙二醇为酯化剂,通过聚合物前驱体法制备(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷.采用XRD和失重-差热(TG-DSC)研究了(K0.5Na0.5)NbO3晶相的形成过程,用SEM对所制得粉体和陶瓷的表面形貌进行了分析.结果表明,凝胶前驱体在加热过程中先反应生成NaNbO3和K2Nb8O21,然后二者固相反应形成K0.5Na0.5NbO3.所得粉体的粒径约为φ400 nm,呈柱状.1 100℃所得陶瓷较致密,在0.1 MHz时的介电常数和介电损耗分别为405和0.036.所制备陶瓷在183℃和375℃时发生相变,其中375℃对应的相变为铁电相变.     

钠过量对铌酸钾钠基陶瓷结构及性能的影响

用常规氧化物固溶法制备了(Na0.520+xK0.480)0.915Li0.085NbO3(x=0～0.025)无铅压电陶瓷,研究了过量Na的掺杂量对其烧结温度、微观结构及压电性能的影响。结果表明,过量Na掺杂在烧结过程中促进液相的产生,导致样品烧结温度显著降低。室温下样品均为四方结构。随x的增加,样品的斜方-四方相变温度tO-T趋向低温。当x从0.010增大到0.025时,Qm从131提高到238,tanδ和d33分别从0.034和125pC/N下降至0.012和105pC/N,表明过量Na实际上起到了"硬性掺杂"的作用。     

KNN LTN基无铅压电织构陶瓷的相结构与性能

以片状NaNbO3为籽晶模板,采用反应模板晶粒生长法制备了K0.48 Na0.52 NbO3-LiTa0.5 Nb0.5 O3(KNN-LTN)基无铅压电织构陶瓷,研究了保温时间对陶瓷显微组织结构、织构度和电性能的影响规律,结果表明,织构陶瓷由钙钛矿相和钨青铜结构的K3Li2Nb5O15相组成,随着保温时间的增加,陶瓷的织构度逐渐增大,保温10 h时织构度最大(0.725);织构陶瓷的介电常数随着保温时间的增加而增大,介电损耗则随之增加而减小.与传统的自由取向的KNN-LTN基陶瓷相比,织构陶瓷的压电常数d33提高,并随着保温时间的增加而增大.     

微波合成铌酸钾钠系无铅压电陶瓷粉体的研究

分别采用微波加热法和电加热法合成了固相0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3无铅压电陶瓷粉体,对比研究了两种不同合成工艺及其对陶瓷粉体相组成和微观形貌的影响.结果表明,较常规的电加热合成工艺,微波法可使合成温度降低达200 ℃,合成时间缩短至电热合成的1/20,可制备出形状规则,大小均匀,团聚较少的粉体,是一种具有很好应用前景的材料合成方法.     

NBT-Ba(NbO3)2无铅压电陶瓷的压电介电性能

采用传统陶瓷制备方法,制备了一种新的(Na1/2Bi1/2)TiO3基无铅压电陶瓷(1-x)(Na1/2Bi1/2)TiO3-xBa(NbO3)2(摩尔分数x=0~1.4%)。X-射线衍射分析表明,所研究的组成均能够形成纯钙钛矿(ABO3)型固溶体。SEM观察结果表明,掺入Ba(NbO3)2促进了长条状晶粒的析出。不同频率下陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料具有明显的弛豫铁电体特征,且随着Ba(NbO3)2的增加,其弛豫性特征愈明显。检测了不同组成陶瓷的压电性能,发现材料的压电常数d33和平面机电耦合系数kp随着x值的增加先增加后降低,在x=0.6%时,陶瓷的d33=94 pC/N,kp=0.171,为所研究组成中的最大值,介电损耗tanδ则随x值的增加而增加。     

(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xBiNiO3无铅压电陶瓷的制备与性能

利用传统固相合成法制备了(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xBiNiO3 ( (1-x)NKN- xBN) 无铅压电陶瓷.采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对其显微结构与性能进行研究.结果表明,该体系所研究组分范围内均能形成典型的ABO3型钙钛矿结构,在x=0.006～0.008间存在准同型相界(MPB).体系主要压电性能在x＝0.008左右获得优化,其压电常数d33和机电耦合系数kp 均达到极大值(分别为135 pC/N和44%), 机械品质因数Qm为122,正交-四方转变温度TO-T和居里温度TC分别为155 ℃和385 ℃.     

锂掺杂对K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷电性能的影响

采用固相法制备了Li掺杂K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷,即K0.5Na0.5NbO3+x/2%Li2CO3(KNN-xL)。研究了不同Li摩尔分数(x分别为0,0.25,0.50,0.75,1.00,1.50)样品的物相组成、显微结构及电性能。结果表明,室温下所有样品都具有正交相的钙钛矿结构。随着Li摩尔分数的增加,样品的压电常数d33、平面机电耦合系数kp、机械品质因数Qm及密度ρ都先升高后降低,介电损耗tanδ普遍比未掺杂的低,当x=0.5时综合性能达到最优,即d33=122pC/N,kp=41%,Qm=115,εr=548,tanδ=0.022,ρ=4.32g/cm3。另外正交到四方相变温度逐渐降低,居里温度逐渐升高。     

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。     

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.     

(Na,K,Li)(Nb,Sb)O3无铅压电陶瓷的性能

采用传统的固相反应法和普通烧结工艺,制备了A位和B位复合的(Na0.5+xK0.44Li0.06–x)Nb0.95Sb0.05O3(x=0,0.006,0.012)系无铅压电陶瓷样品,并对样品的压电、机电性能进行了研究。结果表明:该陶瓷系列具有很高的压电应变常数(x=0.006时d33=243pC/N)、低的介质损耗(tanδ<2×10–2)、较高的机电耦合系数(x=0.012时,k33=0.632)、高的铁电顺电相变温度(tC约400℃)。这些性能显示了它是一种替代铅基PZT的具有很好应用前景的无铅压电陶瓷。     

Na0.5K0.5NbO3-LiTaO3无铅压电陶瓷的研究

采用传统固相反应合成法制备(1–x)Na0.5K0.5NbO3-xLiTaO3无铅压电陶瓷,研究了LiTaO3对Na0.5K0.5NbO3材料晶体结构和压电性能的影响。结果表明:随着LiTaO3含量的增加,材料逐渐由斜方相向四方相过渡。当x<0.06时,材料为斜方相;当x>0.06时,材料为四方相;并发现有未知相结构的Ta2O5存在;材料在x=0.06处为准同型相界,该组分材料具有良好的压电性能:d33=134~151 pC.N-1,kp=30%~38%,Qm=153,Nd=3 181 Hz.m.     

铌酸钠钾基无铅压电陶瓷的相结构与压电性能

采用传统固相反应合成法制备了结构致密的(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xLiTaO3(KNNT)无铅压电陶瓷,研究了LiTaO3对Na0.5K0.5NbO3材料晶体结构和压电性能的影响。结果表明,随着LiTaO3含量的增加,材料的钙钛矿结构由斜方相向四方相转变,KNNT材料的准同型相界位于0.04 mol相似文献   

YMnO_3掺杂对BCZT无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统固相法成功制备了(1-x)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.05Ti0.95)O3-xYMnO3(BCZT-YMn)无铅压电陶瓷,研究了YMnO3掺杂对BCZT陶瓷相结构及电性能的影响。结果表明,陶瓷在相变中出现了铁电性优化的现象,当x=0.060时,获得了较佳的铁电性能,外加电场强度为4kV/mm时,其剩余极化强度为18.03μC/cm2,矫顽电场强度为0.9kV/mm,室温下介电常数为3 375,最大介电常数为3 507。当x>0.060时,铁电性突变消失,介电性出现居里峰展宽的现象,同时居里温度亦随之变化。