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。     

Co、Sm共掺杂PZN-PZT压电陶瓷的低温烧结与电性能研究

试验采用传统固相法，成功制备出Co、Sm共掺杂的Pb_0.95Ba_0.05(Zn_1/3Nb_2/3)_0.2(Zr_0.52Ti_0.48)_0.8O₃+0.6mol%Co₂O₃+0.04mol%Sm₂O₃三元系压电陶瓷。研究分析了不同烧成温度下PZN-PZT压电陶瓷材料的压电性能、介电性能、相组成及其微观结构。结果显示，Co、Sm共掺杂不仅改善了PZN-PZT的压电、介电综合性能：d₃₃=301 p C/N,K_p=0.72,ε_r=1486.46,tanδ=0.11%,Q_m=515，而且将材料的烧成温度降低到950℃。     

一种大功率压电陶瓷变压器材料的研究

通过对Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_A(Mn_(1/3)Nb_(2/3))_B Ti_cZr_DO_3(简称PMMN)四元系压电陶瓷材料的研究,发现在其室温矩形相图内存在一“交叉”性过渡位置,在此位置上的基本试样PMMN-1具有高压电性、低机电损耗、温度稳定性好、机械强度高等优点,是一种开发大功率压电变压器及其它压电器件的较佳材料。适量添加CeO_2和以Sr部分取代Pb,可较好地改善其温度稳定性。该材料与一般二、三元系压电材料相比,还具有性能易于调整,预烧温度与烧成温度低,烧结范围宽,PbO挥发量小,易于制备出均质的高性能压电陶瓷等工艺特点。     

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。     

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.     

不同氧化物掺杂对KNN无铅压电陶瓷性能的影响

为了获得压电性能高、稳定性好的无铅压电材料,利用传统固相烧结法制备(Na0.5K0.5)NbO3-(Bi0.5 Li0.5)TiO3-BaZrO3(简称KNN-BLT-BZ)无铅压电陶瓷.通过掺杂不同的氧化物,研究了不同氧化物掺杂对KNN-BLT-BZ无铅压电陶瓷性能的影响.实验表明,利用Ni2O3进行掺杂所得陶瓷的压电及铁电等性能最优:d33=265 pC/N,Qm=109,kp=0.34,tanδ=0.026,Pr=22.4μC/cm2,Ec=1.37 kV/mm,并且具有较高的居里温度(253℃);Fe2O3掺杂则可以明显提高陶瓷应变,促进晶粒长大,提高Qm、d33和室温下εr,降低室温下介电损耗;ZnO掺杂会降低压电陶瓷介电损耗,提高损耗的温度稳定性;掺杂Ag2O后会使陶瓷烧结温度提高.     

低Sc含量BZSPTx高温压电陶瓷的结构和介温特性

为了降低BiScO3–PbTiO3高温压电陶瓷的成本,采用传统固相反应制备了低Sc含量的(1–x)(0.15BiScO3–0.85PbTiO3)–xBi(Zn1/2Ti1/2)O3(BZSPTx,x为摩尔分数)高温压电陶瓷,用X射线衍射、扫描电子显微镜和介温性能测试表征样品的微观结构、物相,结果显示:当x=0.075～0.125,BZSPTx陶瓷具有单一四方相钙钛矿结构,同时BZSPTx体系具有较大的四方畸变度(c/a>1.1)。介温性能测试表明BZSPTx体系可获得高于PbTiO3陶瓷的Curie温度(TC>520℃),其介温特性依赖于四方畸变程度;当Bi(Zn1/2Ti1/2)O3含量x为0.075时,BZSPTx陶瓷体系获得最大压电活性(d33=76 pC/N),同时具有较高的Curie温度(TC=536℃),该材料体系有望在航空航天、石油勘探和民用等领域的高温压电传感器中得到应用。     

无铅压电陶瓷的研究与应用进展

本文综述了无铅压电陶瓷研究开发的相关进展,着重介绍了钙钛矿结构无铅压电陶瓷(包括BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3 (BNT)基无铅压电陶瓷、碱金属铌酸盐K1/2Na1/2NbO3(KNN)基无铅压电陶瓷)、钨青铜结构无铅压电陶瓷及铋层状结构无铅压电陶瓷等不同陶瓷种类的相关体系、制备方法及压电铁电性能,并根据相关性能参数分析了无铅压电器件的应用领域,最后对其发展前景进行了展望.     

(1-x)(Bi1/2Na1/2)0.900Ba0.088Sr0.012TiO3-x(Bi1/2K1/2)TiO3无铅压电陶瓷的电学和力学性能

利用常规烧结方法制备出了多种A位离子掺杂的钛酸铋纳[(Bi1/2Na1/2)TiO3,BNT]无铅压电陶瓷.对BNT基陶瓷的电学性能和力学性能进行了研究.在(1-x)(Bi1/2Na1/2)0.900Ba0.088Sr0.012TiO3-x(Bi1/2K1/2)TiO3(x=0-0.14)陶瓷体系中,当x=0.10时,可获得最大压电常数(168pC/N).在1 kHz,这种陶瓷的介电常数、介电损耗和平面机电耦合系数分别为1 221,0.0361和0.2281.Curie温度随x的增加先增加,当x=0.12时,达到最高值(300℃),随后,当x值进一步增加,Curie温度降低.该种无铅压电陶瓷的Vickers硬度和断裂韧性分别为5.0GPa和2.0MP·m1/2,均高于Pb(Zr,Ti)O3陶瓷.     

锰掺杂对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Pb(Ni1/2W1/2)O3-Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-Pb(Ti，Zr)O3-xMnO2压电陶瓷，分析了经1150℃烧结2h制备的陶瓷样品的相结构组成。实验结果表明：所有陶瓷样品均为钙钛矿相，未发现其它晶相。随着锰掺杂量的增加，陶瓷晶粒逐渐长大。研究了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷介电和压电性能的影响。结果表明：随着锰掺杂量的增加，材料逐渐变“硬”，当MnO2掺杂量少于0．2％(按质量计，下同)时，相对介电常数εr、压电常数d33和机械品质因数Qm逐渐增加，介电损耗tanδ减小；当MnO2掺杂量多于0．2％时，εr、d33和Qm逐渐降低，tanδ增加。随着锰掺杂量的增加，机电耦合系数kp和Curie温度θc逐渐减小。MnO2掺杂量为0．2％的压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器。其压电性能为：εr=2138，tanδ=0．0058，kp=0．613，Qm=1275，d33=380pC／N和θc=205℃。     

钛酸钡与铌酸钾钠无铅压电陶瓷研究进展

钛酸钡(BaTiO₃)和铌酸钾钠(K_0.5Na_0.5NbO₃)压电陶瓷因具有环境友好、电学性能良好、居里温度较好等优势而成为国际高新技术材料研究的前沿热点,有望替代部分铅基压电陶瓷应用于国防、航空航天、通信等领域的电子器件中。本文综述了BaTiO₃和K_0.5Na_0.5NbO₃压电陶瓷材料的最新研究进展,从构造相界调控压电性能、BaTiO₃基压电陶瓷的材料体系设计、K_0.5Na_0.5NbO₃基压电陶瓷的热稳定性及改善、压电陶瓷的新型成型及烧结工艺等方面进行客观分析和总结,并展望了两种材料的未来发展趋势,为开发高性能无铅压电陶瓷提供参考。     

无铅压电陶瓷的电学和力学性能(英文)

利用常规烧结方法制备出了多种A位离子掺杂的钛酸铋纳[(Bi1/2Na1/2)TiO3,BNT]无铅压电陶瓷。对BNT基陶瓷的电学性能和力学性能进行了研究。在(1-x)(Bi1/2Na1/2)0.900Ba0.088Sr0.012TiO3-x(Bi1/2K1/2)TiO3(x=0-0.14)陶瓷体系中,当x=0.10时,可获得最大压电常数(168 pC/N)。在1 kHz,这种陶瓷的介电常数、介电损耗和平面机电耦合系数分别为1 221,0.036 1和0.228 1。Curie温度随x的增加先增加,当x=0.12时,达到最高值(300℃),随后,当x值进一步增加,Curie温度降低。该种无铅压电陶瓷的Vickers硬度和断裂韧性分别为5.0 GPa和2.0 MPa.m1/2,均高于Pb(Zr,Ti)O3陶瓷。     

Sm掺杂Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PZT压电陶瓷的研究

本文通过一步反应合成法制备了铌镁-锆钛酸铅(Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃,PMN-PZT)压电陶瓷,研究了稀土元素钐(Sm)掺杂对PMN-PZT(x%(摩尔分数)Sm-PMN-PZT)结构与电学性能的影响规律,得到了具有高压电性、高机电耦合系数和高居里温度的压电陶瓷。当x=2.0时,压电常数d₃₃=611 pC/N,机电耦合系数k_p=0.68,介电损耗tan δ=1.65%,相对介电常数ε_r=2 650,居里温度T_C=283 ℃。测试压电陶瓷电致应变性能,在3 kV/mm下单极电致应变达到0.20%,显示出其大应变材料的特征。结果表明,Sm掺杂PMN-PZT压电陶瓷具有优异的综合电学性能,有望在换能器、传感器以及致动器等领域广泛应用。     

BNT基无铅压电陶瓷材料的溶胶-凝胶法制备及电性能研究

随着人们环保意识的增强,无铅压电陶瓷的研究和开发成为当前压电材料领域研究的热点。本文采用溶胶-凝胶法制备了BNT(钛酸铋钠)粉体,采用干压成型、高温电炉烧成无铅压电陶瓷样品,并对BNT粉体及无铅压电陶瓷样品进行了性能分析与结果讨论。     

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℃.     

(K0.45+xNa0.55-x)0.98Li0.02(Nb0.77Ta0.18Sb0.05)O3-0.05BaZrO3无铅压电陶瓷的工艺对性能的影响

采用传统固相反应烧结法,以(K0.45+xNa0.55-x)0.98Li0.02(Nb0.77 Ta0.18 Sb0.05)O3-0.005BaZrO3无铅压电陶瓷为研究对象,研究K/Na比例、粉体合成温度、烧结温度、极化工艺条件对压电陶瓷性能的影响,以及退火温度和老化时间对材料性能稳定性的影响.结果表明:该体系陶瓷粉体的合成温度为850℃.烧结温度为1130℃,x=0.04时陶瓷的压电常数d33可达372 pC/N,机电耦合系数kp达0.465.合理的极化条件为极化电压4 kV/mm,极化时间25min,极化温度120℃.压电陶瓷在125℃下具有较好的温度稳定性,但时间稳定性较差,放置300 d后压电常数才能稳定.     

BSMPTx高温压电陶瓷的结构和介温特性

采用传统固相方法制备了(1-x)(0.15BiScO3-0.85PbTiO3)-xBi(Mg1/2Ti1/2)O3(BSMPTx)压电陶瓷体系,并利用XRD,SEM,介温等仪器和方法分析表征样品。XRD测试结果显示,Bi(Mg1/2Ti1/2)O3有助于0.15BiScO3-0.85PbTiO3陶瓷的烧结,当x=0.05～0.1时,可获得单一四方相钙钛矿结构的BSMPTx陶瓷,BSMPTx体系具有较大的四方畸变度(c/a>1.1);介温测试表明BSMPTx体系的居里温度高于没有掺杂0.15BiScO3-0.85PbTiO3陶瓷,其居里温度Tc超过500℃,最高的居里温度组分为BSMPT0.1,Tc～540℃;实验表明该压电陶瓷体系的弱压电活性跟较大的四方畸变有关系。     

高Curie温度(1-2x)PbNb2O6-xSrTiO3-xTiO2压电陶瓷

采用传统电子陶瓷的制备方法制备了(1-2x)PbNb2O6-xSrTiO3-xTiO2(x=0.005～0.025)高Curie温度(θc)压电陶瓷.X射线衍射分析表明:所有样品在1 250℃保温2h烧结均形成铁电性的斜方钨青铜型结构(tungsteu bronze structure,TB).相对介电常数-温度(εr-θ)曲线表明:该体系具有高的θc(500～560℃).测试了不同掺杂量对陶瓷介电和压电性能的影响,发现材料的θc、压电常数(d33)和机电耦合系数(κp)随着x值的增加先增加后降低.当x=0.02时,陶瓷的d33达到最大值,为83pC/N,θc为550℃,κp达33.4%,材料的介电常数Εθ33/ε0为217,为组成的最优配方.     

制备工艺对PZTBCW压电陶瓷性能的影响

制备了Ba(cul/2Wl/2)O3改性FZT压电陶瓷，研究了烧结温度制度和烧结气氛对材料性能和显微结构的影响，结果发现在温度1150℃，氧化铅气氛，密封烧结条件下材料的压电性能最好。同时讨论了极化场强和极化温度对材料压电性能的影响，测试结果显示在极化强度为3kV／mm，极化时间为15min下材料的压电性能最容易显现出来，过高或过低的极化强度和极化温度都不能制备出理想的压电陶瓷材料。     

Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-BaTiO_3系无铅压电陶瓷制备工艺的优化及其结构分析

借助正交试验设计,通过对无铅压电陶瓷压电、介电性能的测试,研究了BaTiO3含量、预烧温度、烧结温度及保温时间对(1-x)(B i1/2Na1/2)TiO3xBaTiO3(简写为BNBT 100x)陶瓷性能的影响。研究结果表明制备BNBT系陶瓷的最优化工艺条件为:BaTiO3摩尔分数x=0.06、预烧温度850℃、烧结温度1 130℃、保温时间2 h。通过XRD分析了BNBT系压电陶瓷的晶体结构类型、晶胞参数及晶格畸变随着BaTiO3摩尔分数的变化,确定了该体系的三方四方的准同型相界在x=0.06~0.08之间。