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...     

(0.94-x)Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-x(K_(0.9)Na_(0.1))NbO_3-0.06BaTiO_3无铅陶瓷的结构与电储能特性研究

采用固相法制备了(0.94-x)Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-x(K_(0.9)Na_(0.1))NbO_3-0.06BaTiO_3((0.94-x)BNT-x KNN-0.06BT,x=0,0.03,0.06,0.09,0.12,0.15)无铅储能陶瓷,系统研究了(K_(0.9)Na_(0.1))NbO_3(KNN)添加量x对陶瓷相结构、微观结构和电储能特性的影响。X射线衍射(XRD)分析结果表明:当x≤0.03时,陶瓷为纯立方钙钛矿结构,而当x≥0.06时,出现第二相。扫描电子显微镜(SEM)结果显示各陶瓷具有高的致密度。采用HP4294精密阻抗分析仪测试了陶瓷的介电性能,采用美国Radiant铁电分析仪测试了陶瓷的电滞回线并计算了其储能密度和能量效率。结果表明在1120℃烧结温度下制备的(0.94-x)BNT-x KNN-0.06BT陶瓷,当x=0.03时,陶瓷具有优异的性能:相对介电常数ε_(33)~T/ε_0=2440,介电损耗tanδ=5.1%,在外加电场90 k V/cm条件下,其有效储能密度γ达到1.43 J/cm~3,且具有较高的能量效率η=72.5%,表明该陶瓷可应用在高压储能陶瓷电容器中。     

NaNbO3–CaZrO3–Bi0.5Na0.5TiO3三元系陶瓷的相结构与储能性能

铌酸钠(NaNbO₃)无铅陶瓷由于其无毒和出色的储能性能，在脉冲功率电容器领域吸引了越来越多的关注。然而，由于较大的有效储能密度(W_rec)和高的储能效率(η)不能同时实现，限制了其商业化。通过构建局域随机场，增加弛豫特性来提高储能性能的策略。采用传统固相法制备了(1–x)(0.96Na Nb O₃–0.04CaZrO₃)–x Bi_0.5Na_0.5TiO₃ (x=0.05、0.10、0.15、0.20)反铁电储能陶瓷，研究了不同含量Bi_0.5Na_0.5TiO₃对0.96Na Nb O₃–0.04CaZrO₃陶瓷的相结构、微观形貌、介电性能和储能特性的影响。结果表明：随着Bi_0.5Na_0.5TiO₃含量的增加，(1–x)(0.96NaNbO₃...     

Bi(Al_(0.5)Sc_(0.5))O_3增强BaTiO_3陶瓷弛豫铁电及储能性能

设计并合成了一种无铅改性BaTiO_3基储能陶瓷,通过固相反应法制备了无铅单相钙钛矿BaTiO_3–Bi(Al_(0.5)Sc_(0.5))O_3陶瓷,研究了掺杂不同含量BAS对陶瓷的结构、介电性能、铁电性能及储能特性的影响。结果表明:(1–x)BT–x BAS固溶体从四方相(x≤0.05)转变为部分立方相(x≥0.1),但仍以四方相为主且细晶化;随着其含量的增加,Curie温度(T_m)向低温方向移动并出现了介电峰宽化,表现出明显的介电色散行为;BAS的引入破坏了BT陶瓷铁电畴的长程有序,发生了铁电相到弛豫铁电相的相变;2种现象均表明BT–BAS陶瓷具有弛豫铁电体的优异特点。在所有样品中,0.85BT–0.15BAS陶瓷的介电温度稳定性最佳,弛豫因子γ为1.97;外加电场～105 k V/cm时,储能密度为0.684 J·cm~(–3),储能效率为95.0%,陶瓷具有最佳储能特性。     

Bi(Al0.5Sc0.5)O3增强BaTiO3陶瓷弛豫铁电及储能性能EI北大核心CSCD

设计并合成了一种无铅改性BaTiO3基储能陶瓷,通过固相反应法制备了无铅单相钙钛矿BaTiO3–Bi(Al0.5Sc0.5)O3陶瓷,研究了掺杂不同含量BAS对陶瓷的结构、介电性能、铁电性能及储能特性的影响。结果表明:(1–x)BT–x BAS固溶体从四方相(x≤0.05)转变为部分立方相(x≥0.1),但仍以四方相为主且细晶化;随着其含量的增加,Curie温度(Tm)向低温方向移动并出现了介电峰宽化,表现出明显的介电色散行为;BAS的引入破坏了BT陶瓷铁电畴的长程有序,发生了铁电相到弛豫铁电相的相变;2种现象均表明BT–BAS陶瓷具有弛豫铁电体的优异特点。在所有样品中,0.85BT–0.15BAS陶瓷的介电温度稳定性最佳,弛豫因子γ为1.97;外加电场~105 k V/cm时,储能密度为0.684 J·cm–3,储能效率为95.0%,陶瓷具有最佳储能特性。     

烧结助剂CuO掺杂对0.97(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3–0.03Bi(Zn_(2/3)Nb_(1/3))O_3陶瓷相结构、微观形貌及电性能的影响

采用传统固相法制备了0.97(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3–0.03Bi(Zn_(2/3)Nb_(1/3))O_3+x CuO(KNN–3BZN–x Cu)陶瓷,探讨烧结助剂CuO对陶瓷烧结,相结构,微观形貌及电性能的影响规律。结果表明:添加CuO降低了KNN–3BZN–x Cu陶瓷的烧结温度。由于固液传质作用,陶瓷晶粒明显长大,形状发生了改变。添加CuO同时优化了陶瓷的介电性能,提高了弛豫性。KNN–3BZN–0.02Cu陶瓷在150~300℃温度范围内具有优异的电性能:介电常数εr=1 886,容温变化率–15%≤ΔC/C150℃≤15%,介电损耗tgδ0.029。同时由于体积密度大,KNN–3BZN–0.02Cu陶瓷具有较高的压电性能:d33=164 p C/N和kp=0.37。     

（1-x）Bi4Ti3O12–xK0.5Na0.5NbO3铋层状陶瓷的结构与性能

采用固相法制备（1–x）Bi4Ti3O12–xK0.5Na0.5NbO3（BIT–KNN,x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.30）铋层状压电陶瓷。用X射线衍射分析及扫描电镜等测试方法研究KNN掺量与BIT–KNN陶瓷晶体结构和电性能的关系。结果表明：所有陶瓷样品均为单一的正交相结构;随着KNN掺量的增...     

Na0.5Bi0.5TiO3-Ba0.5Sr0.5Nb2O6无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBa0.5Sr0.5Nb2O6(0≤x≤1.0％)(简称(1-x)NBT-xBSN)无铅压电陶瓷,研究了不同BSN含量(x=0,0.1％,0.3％,0.5％,0.7％,1.0％,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能.结果表明:所有样品均为纯钙钛矿结构,随掺杂量x的增加,陶瓷的相对密度pr、压电常数d33和机电耦合系数kp均先增大后降低,机械品质因子Qm和退极化温度Td则逐渐下降.该体系陶瓷具有弥散相变特征,弥散指数介于1.6～1.7.当x=0.5％时,陶瓷获得最佳性能:d33=92pC/N,kp=0.164,Qm=89,εr=650,tanδ=5.47％,pr=96.5％.     

(Zn1/3/Nb2/3)4+复合离子改性对BNBST陶瓷电储能特性影响研究

采用固相法制备了(Bi0.5Na0.5)0.65(Ba0.3Sr0.7)0.35[(Zn1/3/Nb2/3)xTi1-x]O3(BNBST-ZN100x,x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了不同含量(Zn1/3/Nb2/3)4+复合离子对陶瓷相结构,显微形貌,介电及电储能特性的影响.结...     

Fe_2O_3掺杂BaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3陶瓷介电性能的研究

采用传统固相法分别于1250℃、1280℃、1300℃、1330℃下制备了BaZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3+xmol%Fe_2O_3(0≤x≤1.25)陶瓷样品。XRD结果表明,Fe~(3+)掺杂后的陶瓷样品均为钙钛矿结构。SEM表明,掺杂Fe~(3+)后陶瓷的晶粒尺寸减小。随着掺杂量的增加,陶瓷样品的体积密度ρv和介电常数ε先增大后减小,介质损耗tanδ先减小后增大。1300℃烧结,x=1.00%的陶瓷样品介电性能最好,ρv=6.03 g/cm3,ε=4560,tanδ=0.004。     

(1-x)Nd(Zn_(1/2)Ti_(1/2))O_3-xSrTiO_3微波介质陶瓷的结构与性能研究

通过传统固相合成工艺制备了(1-x)Nd(Zn_(1/2)Ti_(1/2)O_3-xSrTiO_3(x=0.0,0.2,0.4,0.5,0.6,0.8)(NZST)微波介质陶瓷。研究了SrTiO_3的添加量x对NZST陶瓷的烧结性能、晶相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。结果表明:NZST陶瓷的体积密度随着x值增大而减小,并在1350℃可以烧结致密;XRD结果显示,在x取值的整个范围内,体系均形成两相复合系统;随着SrTiO_3的添加量x的增加,NZST陶瓷的微波介电性能呈现线性的变化规律。当x=0.5时,可获得谐振频率温度系数近零的微波介质陶瓷,其微波介电性能为:ε_r=52.5,Q×f=15834 GHz,τ_f=5.48×10~(-6)/℃。     

MgO掺杂Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4.01)O_(12)陶瓷的制备及介电性能

首先研究了Ti缺失和过量对Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4+x)O_(12)陶瓷粉体(x=-0.005～0.020)相结构的影响,再采用传统固相法制备了MgO掺杂(0～25 mol%)Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4.01)O_(12)陶瓷,主要研究了MgO含量变化对Ca_(0.85)Sr_(0.15)Cu_3Ti_(4.01)O_(12)陶瓷晶相结构、显微结构和介电性能的影响。结果表明:x=-0.005～0.005时有少量的CuO杂相存在,当x=0.010时得到了单一的类钙钛矿结构,Ti含量进一步增加出现了少量的TiO_2杂相;随着MgO掺量的增加,晶粒尺寸逐渐增大,在MgO掺量为1 mol%时,体积密度达到最大为4.98 g/cm~3,相对密度为98.76%。陶瓷的室温介电常数和介电损耗均是先增大后减小,在MgO掺量为5 mol%时,陶瓷的介电常数达到最大值1.01×10~5(10 kHz),介电损耗为0.183。在40～100 kHz频率范围内,介电常数均在4.78×10~4以上,具有良好的频率稳定性。     

BiFeO_3掺杂改性铌酸钾钠无铅压电陶瓷

采用传统固相法制备了(1–x)(K0.5Na0.5)NbO3-xBiFeO3[(1–x)KNN-xBF]无铅压电陶瓷,研究了不同BF含量(x=0,0.175%,0.5%,1%,2%,3%,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能。结果表明:当x≤3%时,得到了纯钙钛矿结构的(1–x)KNN-xBF陶瓷。与纯KNN相比,在0x≤1%时,(1–x)KNN-xBF样品的密度(ρ)、压电常数(d33)、平面机电耦合系数(kp)和机械品质因子(Qm)都显著增大;当1%x≤3%时,ρ,d33,kp和Qm又迅速降低;在x=1%时达到最大值。x=1%时,(1-x)KNN–xBF材料的综合性能最好,其中ρ=4.42g/cm3,d33=172pC/N,kp=0.45,介电损耗tanδ=0.021,相对介电常数εr=759和Qm=138;同时表现出较好的抗老化性能。     

Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷介电性能研究

采用传统固相法制备了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba_(0.71),Sr_(0.29))TiO_3(BST)陶瓷。研究了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量对BST电容器陶瓷介电性能、物相组成和微观结构的影响。结果表明:随着Bi_4Ti_3O_(12)掺杂的增加,BST陶瓷的相对介电常数逐渐减小,介电损耗先减小然后增大,Bi_4Ti_3O_(12)掺杂后的BST陶瓷仍为钙钛矿结构。当Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量为1.6 wt%时,BST陶瓷的综合介电性能最好,εr为3744,tanδ为0.0068,ΔC/C为+1.70%,-44.61%,容温特性符合Y5V特性。     

烧结助剂CuO掺杂对0.97(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3–0.03Bi(Zn_(2/3)Nb_(1/3))O_3陶瓷相结构、微观形貌及电性能的影响

采用传统固相法制备了0.97(K0.5Na0.5)NbO3–0.03Bi(Zn2/3Nb1/3)O3+xCuO(KNN–3BZN–xCu)陶瓷,探讨烧结助剂CuO对陶瓷烧结,相结构,微观形貌及电性能的影响规律。结果表明:添加CuO降低了KNN–3BZN–xCu陶瓷的烧结温度。由于固液传质作用,陶瓷晶粒明显长大,形状发生了改变。添加CuO同时优化了陶瓷的介电性能,提高了弛豫性。KNN–3BZN–0.02Cu陶瓷在150~300℃温度范围内具有优异的电性能:介电常数εr=1886,容温变化率–15%≤ΔC/C150℃≤15%,介电损耗tgδ0.029。同时由于体积密度大,KNN–3BZN–0.02Cu陶瓷具有较高的压电性能:d33=164pC/N和kp=0.37。     

Phase Transition Behavior and Electrical Properties of （1-x）K（0.5）Na（0.5）NbO3-xCa（0.3）Ba（0.7）TiO3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics

采用固相法制备了（1–x）K0.5Na0.5NbO3–xCa0.3Ba0.7TiO3[（1–x）KNN–xCBT]系列无铅压电陶瓷,研究了CBT的含量（x=0～0.08）对样品的物相结构、显微形貌、介电性能以及压电性能的影响。结果表明：所有样品都具有钙钛矿结构;随着x的增加,室温下样品从正交相逐渐向四方相过渡并且Curie温度向低温方向移动,样品的压电常数d33与机电耦合系数kp均先升高后降低。（1–x）KNN–xCBT多晶型转变位于0.03≤x≤0.04,当x=0.03时,样品的压电性能达到最佳：d33=142 pC/N,kp=40%,其介电损耗tanδ从室温到380℃范围内几乎不变且小于0.05,表明组分为x=0.03的陶瓷是一种非常有前景的无铅压电材料。     

烧结助剂CuO掺杂对0.97(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3–0.03Bi(Zn_(2/3)Nb_(1/3))O_3陶瓷相结构、微观形貌及电性能的影响

采用传统固相法制备了0.97(K0.5Na0.5)NbO3–0.03Bi(Zn2/3Nb1/3)O3+xCuO(KNN–3BZN–xCu)陶瓷,探讨烧结助剂CuO对陶瓷烧结,相结构,微观形貌及电性能的影响规律。结果表明:添加CuO降低了KNN–3BZN–xCu陶瓷的烧结温度。由于固液传质作用,陶瓷晶粒明显长大,形状发生了改变。添加CuO同时优化了陶瓷的介电性能,提高了弛豫性。KNN–3BZN–0.02Cu陶瓷在150~300℃温度范围内具有优异的电性能:介电常数εr=1886,容温变化率–15%≤ΔC/C150℃≤15%,介电损耗tgδ0.029。同时由于体积密度大,KNN–3BZN–0.02Cu陶瓷具有较高的压电性能:d33=164pC/N和kp=0.37。     

烧结助剂CuO掺杂对0.97(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3–0.03Bi(Zn_(2/3)Nb_(1/3))O_3陶瓷相结构、微观形貌及电性能的影响

采用传统固相法制备了0.97(K0.5Na0.5)NbO3–0.03Bi(Zn2/3Nb1/3)O3+xCuO(KNN–3BZN–xCu)陶瓷,探讨烧结助剂CuO对陶瓷烧结,相结构,微观形貌及电性能的影响规律。结果表明:添加CuO降低了KNN–3BZN–xCu陶瓷的烧结温度。由于固液传质作用,陶瓷晶粒明显长大,形状发生了改变。添加CuO同时优化了陶瓷的介电性能,提高了弛豫性。KNN–3BZN–0.02Cu陶瓷在150~300℃温度范围内具有优异的电性能:介电常数εr=1886,容温变化率–15%≤ΔC/C150℃≤15%,介电损耗tgδ0.029。同时由于体积密度大,KNN–3BZN–0.02Cu陶瓷具有较高的压电性能:d33=164pC/N和kp=0.37。     

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。     

钛酸铋钠系陶瓷固溶改性及介电弛豫性能EI北大核心CSCD

采用电子陶瓷合成工艺制备了致密的钛酸铋钠基固溶陶瓷(1–x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3–xLa(Zn_(0.5)Ti_(0.5))O_3,研究了该系陶瓷的相组成、微观形貌及介电性能。结果表明:在(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3中引入La(Zn_(0.5)Ti_(0.5))O_3后形成了单相钙钛矿固溶体;随着La(Zn_(0.5)Ti_(0.5))O_3引入量的增加,晶粒形貌由球状向立方体状转变,晶棱显著锐化,晶粒细化,尺寸更加均匀;La(Zn_(0.5)Ti_(0.5))O_3的引入使得(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3晶体中氧空位增多以及A、B位离子种类增多,晶体结构中离子分布无序化程度加剧,致使该系陶瓷的介电频率色散显著,介电弛豫激活能降低(从1.7 e V降低至1.32 e V),弛豫性增强。