Sb_2O_3掺杂对(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统工艺制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷,研究掺杂离子Sb3+对(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3微观结构和电性能的影响。结果表明烧结温度在1160℃时,样品密度达到最大值5.85g/cm3;X射线衍射(XRD)分析所有陶瓷样品均为钙钛矿相,Sb2O3的掺杂只改变晶胞体积或产生铋离子空位或钠离子空位,不形成异相;掺杂量在0.4%~0.6%时介电常数先增加后减小,介电损耗呈现增大趋势;掺杂0.5%的Sb2O3时,d33最大为142pC/N。     

B位复合离子取代NBT无铅陶瓷的电性能研究

采用两步合成工艺制备了新型Na1/2 Bi1/2Ti1-x(Ni1/3Nb2/3)xO3系无铅压电陶瓷.研究了B位复合离子取代对NBT陶瓷晶体结构及压电、介电性能的影响.X射线衍射分析表明,所研究的组成均能形成纯钙钛矿(ABO3)型固溶体.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弥散相变特征.适量的取代能提高材料的压电性能,在x=3%时压电常数d33=98pC/N,x=2%时厚度机电耦合系数kt=0.46,为所研究组成中的最大值.该体系陶瓷具有较大的kt值和较小的kp值,以及较大的各向异性,是一种优良的、适合高频下使用的超声换能材料.     

RTGG法制备(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电织构陶瓷的研究

以NaCl-KCl熔盐法制备出了片状的Bi4Ti3O12微晶模板,选用此模板分别采用干法和湿法流延工艺结合RTGG技术制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3无铅压电织构陶瓷。研究了不同工艺条件下获得的织构陶瓷烧结行为、织构度、显微组织结构和电性能的变化规律。结果表明,(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷的烧成温度范围只有10~20℃,其介电性能、压电性能呈现明显的各向异性,沿垂直于流延方向织构陶瓷的各种电学性能均明显优于平行于流延方向的电学性能,两种流延方法在1150℃烧结所得的(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷在显微组织结构和电性能方面均表现出最强的各向异性,该织构陶瓷的压电常数d33=134pC/N。     

(0.84-x)Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.16K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3-x)SrTiO_3系无铅压电陶瓷结构与电性能

采用固相法制备了Bi补偿的(0.84-x)Na0.5Bi0.5TiO3-0.16K0.5Bi0.5TiO3-x SrTiO3(简称NBTKBT-xST)无铅压电陶瓷,研究不同ST掺量对体系陶瓷的结构与电性能的影响规律。结果表明,在掺杂范围内(0≤x≤0.06),材料均能形成单一的钙钛矿固溶体结构。随着x的增加,陶瓷晶体结构逐渐由三方相向四方相过渡,且该体系的三方-四方准同型相界(MPB)位于0.03≤x≤0.04。在此组成区域内,体系陶瓷的铁电与压电性能较好,其中x=0.04时,材料的电性能较好:压电常数d33=156 pC/N,平面机电耦合系数k p=0.29,相对介电常数εr=1116,介质损耗tanδ=4.1%,剩余极化强度P r=30.5μC/cm2,矫顽场E c=23.9 kV/cm。介电温谱和变温电滞回线表明体系陶瓷在T d以上可能存在极性相与非极性相共存。     

补偿电价取代对(Bi1/2Na1/2)TiO3无铅压电陶瓷介电与压电性能的影响

采用传统陶瓷制备方法,制备出一种钙钛矿结构无铅新压电陶瓷材料(1-x)(Bi1/2Na1/2)TiO3-xBi(Mg2/3 Nb1/3)O3.研究了一种化合物Bi(Mg2/3 Nb1/3)O3中两种离子Bi3 和(Mg2/3Nb1/3)3 同时进行补偿电价取代对(Bi1/2Na1/2)TiO3陶瓷介电和压电性能的影响.X射线衍射分析表明,所研究的组成均能够形成纯钙钛矿(ABO,)型固溶体.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.适量的取代能提高材料的压电性能,在x=0.7%时压电常数d33=94 pC/N,x=0.9%时厚度机电耦合系数kt=0.46,为所研究组成中的最大值.该体系陶瓷具有较大的kt值和较小的kp值,具有较大的各向异性.     

掺La3+对0.94(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.06BaTiO3陶瓷介电行为和压电性能的影响

对(Bi1／2Na1／2)TiO3-BaTiO3压电陶瓷在准同型相界处的组成掺入不同量的La^3 ，研究掺杂对于体系结构、压电与介电性能的影响．结果表明，掺杂使得体系的弛豫铁电体特征更为明显，相变的弥散程度增大，室温下的介电常数增大；当掺杂量低于1．5％时，材料的d33值增大，但同时介电损耗也相对于基体有所增加．当掺杂量达到3％以后，陶瓷的压电性能严重降低．     

MnO_2掺杂0.92[Bi_(0.5)(Na_(0.7)K_(0.25)Li_(0.05))_(0.5)]TiO_3-0.08Ba(Ti,Zr)O_3基无铅压电陶瓷

采用二次合成法制备了新型0.92[Bi0.5(Na0.7K0.25Li0.05)0.5]TiO3-0.08Ba(Ti,Zr)O3+x(wt%)(质量分数)MnO2体系无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的晶相结构、表面形貌、压电介电性能。研究结果表明,制备的陶瓷样品均具有单一钙钛矿结构。MnO2的含量为x=0.003时,得到介电损耗低的压电陶瓷:介质损耗tanδ为0.0361,压电常数d33为155pC/N,机电耦合系数kp为0.26,机械品质因素Qm为202;在1160℃,2h的烧结条件下,能够获得致密的无铅压电陶瓷体。     

(Bi0.5Na0.5)1-x(BaaSrb)x TiO3无铅压电陶瓷体系的设计、制备与性能

综合考虑(Bi0.5Na0.5) TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的A-位、B-位原子的原子量差、离子半径差和电负性差,提出了一种BNT基无铅压电陶瓷的设计方法.依据BNT基无铅压电陶瓷所报道的相关数据,定义了ABO3型压电陶瓷的综合因子F(w)为 F(w)= M+R+100X,式中,M为A-位和B-位离子的质量差,R为A-位和B-位离子的离子半径差,X为A-位和B-位离子的电负性差.研究发现,F(w)与BNT基无铅压电陶瓷的压电耦合系数k33和kp, 以及压电常数d33有非常紧密的关系.根据该方法设计了(Bi0.5Na0.5)1-x(BaaSrb)xTiO3无铅压电陶瓷新体系,并申报了国家发明专利.研究结果表明,该体系压电陶瓷具有很好的工艺特性和压电响应,高的压电常数,其机电耦合系数kp为0.311,压电常数d33高达146pC/N,居里温度Tc为310℃,是一种很有实际应用前景的新型压电陶瓷材料体系.     

(Mo_(1/2)Sr_(1/2))~(4+)掺杂Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3无铅压电陶瓷结构及其性能研究

采用传统陶瓷制备工艺制备出了Bi1/2Na1/2Ti1-x(Mo1/2Sr1/2)xO3(简称BNT-MS-100x)系无铅压电陶瓷材料,研究了(Mo1/2Sr1/2)4+掺杂量对BNT基陶瓷材料显微结构和电学性能的影响。研究结果表明,(Mo1/2Sr1/2)4+掺杂并未影响BNT陶瓷的晶体结构,仍为纯钙钛矿型结构,而且致密性良好。随着(Mo1/2Sr1/2)4+掺杂量增加,居里温度升高,剩余极化强度先增大后减小。当x=0.004时,BNT-MS-100x陶瓷的压电系数最大,d33=104pC/N,介电损耗最小,tanδ=4.11%。     

Bi0.5Na0.5 TiO3基无铅压电陶瓷应用的研究进展

随着人们环保意识的增强,作为环境友好型的无铅压电陶瓷典型代表Bi0.5Na0.5TiO3基压电陶瓷已成为压电陶瓷领域研发的热点材料之一.结合目前有关报道,着重介绍了近年来国内外该陶瓷在相关电子器件中的应用,并展望了BNT基无铅压电陶瓷应用的发展趋势.     

Na0.5Bi2.5Nb2O9-Na0.5Bi4.5Ti4O15材料的微观结构及电性能

采用固相烧结法制备了铋层结构铁电材料(1-x)Na0.5Bi2.5Nb₂O₉-xNa0.5Bi4.5Ti₄O₁₅(NBNO-NBT-x)。结合XRD、SEM以及电子能谱分析推测NBNO-NBT-0.5陶瓷主要为2-4层的共生结构NaBi₇Ti₄Nb₂O₂₄,由Na0.5Bi2.5Nb₂O₉和Na0.5Bi4.5-Ti₄O₁₅沿c轴交替排列。晶格结构的不对称性增加导致晶格应力增大,而NBNO和NBT两种单体系的复合将进一步加大离子无序和结构无序,从而使该组成的陶瓷表现出不同于两种单体系的微观结构和电性能。NBNO-NBT-0.5陶瓷的晶粒长度大于20 μm,厚度小于2 μm,晶粒长径比明显高于NBNO和NBT;而相比于两种单体其居里温度TC降低,居里峰宽化,高温介电损耗增大,电导激活能减小,铁电、压电性能降低。     

(Na,K)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的结构与性能研究

研究了K0.5Bi0.5TiO3(KBT)含量对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3(BNKT)无铅压电陶瓷的显微组织结构及压电性能的影响规律,结果表明随KBT含量增加,BNKT无铅压电陶瓷的晶胞参数增大,密度减小,晶粒尺寸减小,居里温度从326℃升高到360℃,压电常数、介电常数和介电损耗增加,机械品质因数下降;KBT含量为0.15mol的(Na0.85K0.15)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷位于准同型相界处,具有较佳的压电性能.     

（Na1/2Bi1/2）TiO3无铅压电陶瓷的复合离子与补偿电价取代效应研究

采用传统陶瓷制备方法，制备出两种钙钛矿结构无铅新压电陶瓷材料（1-x）（Na1/2Bi1/2）TiO3-x（Na1/2Bi1/2）（Sb1/2Nb1/2）O3和（1-y）（Na1/2Bi1/2）TiO3-yBi（Mg2/3Nb1/3）O3。研究了复合离子与补偿电价取代对（Na1/2Bi1/2）TiO3陶瓷晶体结构和压电性能的影响。）（射线衍射分析表明，在所研究的组成范围内两种陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体．陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示两种陶瓷体系具有明显的弛豫铁电体特征．适量的复合离子与补偿电价取代都能提高材料的压电性能，在工=0．8％时，陶瓷的压电常数d33=97pC/N，厚度机电耦合系数kr=0．50，在y=0．7％时d33=94pC/N，y=0．9％时k1=0．46，为所研究组成中的最大值。两种陶瓷体系都具有较大的‰值和较小的kp值，具有较大的各向异性，是一种优良的、适合高频下使用的超声换能材料．     

(Na0.5K0.5)NbO3基无铅压电陶瓷的研究

由于钙钛矿结构无铅压电陶瓷具有高的压电性能，已成为无铅压电陶瓷研究的热点．本文综述了钙钛矿结构无铅压电陶瓷（Na0．5K0.5）NbO3的研究进展和趋势．重点从添加第二组元、添加助烧剂、取代改性和制备方法四个方面，归纳和分析了（Na0．5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷的研究开发进展，并对（Na0.5K0.5）NbO3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议．     

铈和镧掺杂对（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷制备方法，制备出La2O3和CeO2掺杂的（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷，研究了微量稀土元素La,Ce对（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷微观结构、介电与压电性能的影响。XRD分析表明，La2O3和CeO2的掺杂量在0．1％～0．8％C质量分数）范围内都能形成纯钙钛矿（ABO3）型固溶体。测试了不同组成陶瓷的介电、压电性能，陶瓷材料的介电常数．温度曲线显示La2O3掺杂的陶瓷在升温过程中存在两个介电常数温度峰，而CeO2掺杂的陶瓷的低温介电常数温度峰不明显；在La2O3和CeO2掺杂量为0．3％时陶瓷的压电常数d33分别为156pC/N和160pC/N，为所研究组成中的最大值，平面机电耦合系数Kp最大值出现在La2O3和CeO2掺杂量为0．1％时，分别为0.32，0.31。     

Bi0.5Na0.5TiO3基A位多重复合无铅压电陶瓷的研制

针对钛酸铋钠(Bi0．5Na0．5TiO3)基复合钙钛矿压电铁电材料,发明了多种新的AB03型A位多重复合无铅压电陶瓷体系。这些新的无铅压电陶瓷具有压电铁电性能优良、铁电电滞回线矩形度高、压电铁电性能的温度特性好、工艺稳定性和重复性好等特点。所测得的一个体系(Bi0．5(Na1-x-yKxLiy)0．5TiO3)的d33达230pC／N,其kp达0．40,Pr达40μC/cm^2,矫顽场Ec则较低(小于4kV／mm);变温铁电电滞回线测试表明,在温度接近200℃时,该陶瓷还具有很好的铁电电滞回线。该体系无铅压电陶瓷性能优异,工艺性好,具有实用性。     

LiTaO3掺杂对K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了LiTaO3掺杂的K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷(记为KNN xLT,x=0～8%(摩尔分数)),并研究了陶瓷的晶相、显微结构和压电、铁电等性能.研究结果表明,KNN xLT陶瓷的正交相-四方相准同型相界(MPB)位于4%＜x＜6%处.随着LiTaO3含量的增加,陶瓷的正交→四方结构相变温度(TO-T)向低温方向移动,而四方→立方结构相变温度(Tc)向高温方向移动.陶瓷的压电常数d33和机电耦合系数kp随LiTaO3含量的增加均先增大后减小,而剩余极化强度Pr则随之逐渐减小,矫顽场Ec逐渐增大.当x=6%时,陶瓷具有较好的压电和铁电性能:d33=190pC/N,kp=40.0%,Pr=22.0μC/cm2,Ec=1.78kV/mm,Tc=440℃.该体系陶瓷具有较高的压电常数和比较大的平面机电耦合系数,是一种应用前景良好的压电铁电材料.     

直接反应烧结法制备(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3系无铅压电陶瓷的性能研究

采用直接反应烧结法制备了(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的压电性能和显微结构.结果表明,直接反应烧结法不影响BNBT陶瓷的钙钛矿相结构,但可使准同型相界处组成的四方相含量增加;直接反应烧结的BNBT陶瓷呈无变形,收缩率稍大于采用传统固相法制成的陶瓷样品,晶粒明显较大,并具有更好的压电介电性能,其中,d33=166pC/N,tanδ=0.03.     

无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.90-xKxLi0.10)0.5TiO3-KNbO3的微结构与电学性能

采用传统陶瓷工艺制备了Bi0.5(Na0.90-xKxLi0.10)0.5TiO3-KNbO3无铅压电陶瓷,利用XRD,SEM 等测试技术分析表征了陶瓷的结构、表面形貌、介电、压电与铁电性能.结果表明:该体系陶瓷具有单相钙钛矿结构,KNbO3的引入使体系的居里温度和铁电-反铁电相变温度降低;随着钾含量的增加,KNbO3对体系性能的影响越明显.在室温下,该体系表现出良好的压电与铁电性能:压电常数d33和机电耦合系数kp分别达到195pC/N和31.9%,陶瓷样品表现出明显的铁电体特征,剩余极化强度Pr达到34.8μC/cm2,矫顽场强Ec为3.2kV/mm.     

(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷的烧结特性和压电性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征.制备的(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷为单一的钙钛矿结构,室温下其相结构随LiNbO3含量增加逐渐由正交相向四方相转变,显微结构也由于LiNbO3含量的不同而表现出很大差异.与(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷相比,(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷的烧结温度降低,烧结特性得到改善. (K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷表现出优越的压电性能,其中0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3(x=0.06)陶瓷的压电常数d33达到205pC/N,机电耦合系数kp为40.3%,kt达到49.8%.