Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3压电陶瓷的制备、性能与微结构

采用传统陶瓷工艺制备了新型无铅压电陶瓷Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3,研究了制备工艺的稳定性、放大效应、预烧粉体的研磨方式、成型工艺以及烧结方式对陶瓷压电性能的影响。研究结果表明,Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3陶瓷的压电常数d33可达230 pC/N,其机电耦合系数kp可达0.40;采用传统陶瓷工艺能够制备单相钙钛矿结构的Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3陶瓷,制备工艺的稳定性好,放大效应小,预烧粉体的研磨方式对性能的影响小,干压成型的样品压电性能最佳,烧结方式对性能无明显影响。显然,Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3陶瓷具有压电性能优、工艺性好的特点,具有实用化价值。     

BNKT BZN无铅压电陶瓷的制备及电学性能研究

采用传统固相法制备得到(0.8-x) Bi0.5 Na0.5TiO3-0.2Bi0.K0.5TiO3-xBi(Zn2/3 Nb1/3)O3(摩尔分数0≤x≤0.06)(简称(0.8-x)BNT-0.2BKT-xBZN)无铅压电陶瓷.利用XRD、SEM等测试技术表征了该体系陶瓷的晶体结构、表面形貌及介电和压电性能.研究结果表明,所有组分的陶瓷样品均形成典型的钙钛矿结构;同一烧结温度下,随着Bi(Zn2/3 Nb1/3)O3含量的增加,晶粒尺寸增加;在1 180℃烧结温度保温2h的条件下,组成为x=0.02的陶瓷样品经极化后,压电常数d33=48 pC/N,相对介电常数ε33T/ε0=598.9,介电损耗tan δ=0.048 45.     

预烧温度对0.363BiScO3-0.637PbTiO3高温压电陶瓷性能的影响

研究了不同预烧温度对反应烧结0.363BiScO3-0.637PbTi O3陶瓷的微观结构及压电介电性能的影响。根据0.363BiScO3-0.637PbTi O3的配方,通过热失重-差热分析判断Sc2O3、Bi2O3、Pb3O4、Ti O2粉末混合物分解、化合反应点和预烧温度范围;运用XRD、SEM研究了不同预烧温度下制备陶瓷样品的微观结构;通过压电介电性能测试,确定出最佳预烧工艺条件。结果表明,最佳的预烧条件为740℃保温2 h。经1 080℃、2 h烧成陶瓷的压电常数d33=308 pC/N,机电耦合系数kp=0.437,介电常数ε3T3/ε0=1 560,介电损耗tanδ=0.021,退极化温度TD=460℃。在此工艺条件下,该陶瓷性能优良、制备重复性好,在高温压电陶瓷传感器、换能器等方面显示出实用化前景。     

BNKT-NN无铅压电陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应方法制备(1-x)Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-xNaNbO3((1-x)BNKT-xNN)无铅压电陶瓷。该文研究了该体系陶瓷的组成变化对压电陶瓷的相组成、显微结构及电性能的影响。热分析确定出该体系陶瓷的合成温度为900℃。X线衍射(XRD)表明,900℃预烧温度下,合成粉体为典型的钙钛矿结构,且具有铁电正交相结构。扫描电镜(SEM)表明,在1 200℃烧结温度下,随着NaNbO3含量x越高,晶粒尺寸增加。x=0.02时,陶瓷的电性能最佳:相对介电常数εT33/ε0=1 400,介电损耗tanδ=0.05,压电常数d33=138pC/N,机电耦合系数kp=0.40。     

PMS-PZT压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了PMS-PZT三元系压电陶瓷,分析了其粉体和陶瓷样品的相结构组成,测试结果表明在预烧粉体中随着PMS含量的增加,焦绿石相也增加,在所有陶瓷样品中均为100%的钙钛矿结构;研究了室温下PMS含量对相对介电常数er、介质损耗tgd、居里温度tC、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm和压电常数d33的影响,实验表明随着PMS含量的增加,材料逐渐变硬,er、tC、kp和d33逐渐减少,tgd和Qm逐渐增加。     

半化学法制备钨镁酸铅-钛酸铅陶瓷

采用半化学法制备了纯钙钛矿结构的0.50 Pb(Mg1/2W1/2)O3-0.50 PbTiO3 (0.50 PMW-0.50 PT)陶瓷。以醋酸镁代替传统氧化物混合法中的MgO,提高了MgO的分散性和反应活性,能够有效地促进钙钛矿相0.50 PMW-0.50 PT的形成和抑制钨酸铅的存在。随着预烧温度的提高,0.50 PMW-0.5 0PT粉体的钙钛矿相含量增加,当预烧温度为850℃和保温时间为2 h时其钙钛矿含量达到100%;随着烧结温度的提高,0.50PMW-50PT陶瓷的晶粒尺寸增大,而陶瓷的介电常数先增大后减小,介电损耗先减小后稍微增大。0.50 PMW-0.50 PT陶瓷的最佳烧结条件为1 050℃,2 h,最大相对介电常数为7 606。     

BBC掺杂BSNN-BSZT陶瓷低温烧结性能的研究

采用传统的两步固相反应法制备了一种低温烧结的CuBBiO_4-(Ba_(0.8)Sr_(0.2))(Ni_(1/3)Nb_(2/3))-(Ba_(0.8)Sr_(0.2))(Zr_(0.5)Ti_(0.5))(BBC-BSNN-BSZT)压电陶瓷,并研究了CuBBiO_4(BBC)掺杂量对陶瓷微观形貌、相结构、介电、压电性能和烧结温度的影响。研究结果表明,制备的陶瓷样品为单一的钙钛矿相,未发现其他杂相;掺杂的BBC低熔点化合物在烧结中提供适量液相,促进烧结,样品可在925℃烧结致密。该压电陶瓷材料的居里温度由158℃提升到230℃;当掺杂w(BBC)=0.75%(质量分数)时,陶瓷达到最佳压电性能:压电常数d_(33)=613pC/N,机电耦合系数k_p=0.7,介电常数ε_r=3 926,介电损耗tanδ=0.005 2,品质因数Q_m=70。居里温度T_C=227℃。     

Li_2O掺杂对BNBT6无铅压电陶瓷组织与性能的影响

采用传统固相烧结法制备出0.94Bi_(0.5)(Na_(1-x)Li_x)_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3(BNT6)压电陶瓷(摩尔分数x分别为0.06%,0.10%,0.15%,0.20%),研究了不同含量Li_2O掺杂对Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基陶瓷材料物相结构、显微组织和压电、介电性能的影响。结果表明,添加不同含量的Li_2O,制备的BNBT6压电陶瓷组织分布均匀,致密度高,呈现三方-四方共存的准同型相界结构,且不同含量的Li_2O不影响陶瓷的相结构,但其烧结性能及电性能与Li含量有关。当x=0.15%时,BNBT6陶瓷样品的性能最佳,相对密度达到98%,在1kHz的测试频率下,BNBT6陶瓷样品的压电常数d_(33)=130pC/N,介电常数εr=971,介电损耗tanδ=2.0%,机械品质因数Q_m=367。     

铌钽酸盐无铅压电陶瓷的制备与性能

用常规氧化物固溶方法制备了无铅压电铌钽酸盐(Na0.50K0.35Li0.1Ag0.05)(Nb1-xTax)O3 (x = 0,0.025 0,0.050 0,0.072 5)材料,研究了该材料的介电、压电性能随x的变化关系。实验发现x = 0.050 0在1 102℃条件下烧结的陶瓷,其压电常数d33高达117 pC/N,机电耦合系数kt、kp和k33分别为34%、25%和41%,相对介电常数T33e/e0 为617,机械品质因数Qm为121。该压电陶瓷是一高温压电陶瓷,四方–立方相变温度高达600℃以上。     

不同PZT复合温石棉纤维/水泥基材料压电性能

通过研究4种煅烧温度对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)粉体粒径分布及晶体结构、陶瓷片微观形貌及压电性能的影响确定PZT最优合成条件。结合超声分散技术制备PZT/温石棉纤维/水泥材料(PZTCC),并分别测试复合粉体晶体结构及经压制极化后PZTCC复合片的压电性能。800℃时PZT钙钛矿特征最明显,晶粒饱满;相应PZT陶瓷片、PZTCC复合片均具有较高压电性能,其压电常数d33分别达119.2pC/N、32.5pC/N。     

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。     

一种大功率压电陶瓷变压器材料研究

采用传统陶瓷工艺制备了Pb(Ni1/2W1/2)O3-Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-Pb(Ti1/2Zr1/2)O3(PNW-PMS-PZT)四元系压电陶瓷。分析了粉体和陶瓷的相结构组成,结果表明烧结温度的提高和PZT含量的增加有助于钙钛矿相的生成,同时发现PZT的含量在0.91～0.93附近有准同型相界存在。研究了室温下烧结温度和PMS含量对相对介电常数εr,机电耦合系数kp,机械品质因数Qm和压电常数d33的影响,实验表明在室温下随着PMS含量的增加εr、kp、d33逐渐减小,Qm增加;随着烧结温度的提高,kp、d33增大。制得了室温下εr为1959,d33为390pC/N,kp为0.614,Qm为1349的大功率压电陶瓷变压器压电材料。     

(Na_(0.5)K_(0.5-x)Li_x)NbO_3高温无铅压电陶瓷性能研究

为降低成本,采用传统电子陶瓷工艺制备了(Na0.5K0.5–xLix)NbO3(x=0.057～0.066)无铅压电陶瓷。Li取代K可以明显提高样品的居里温度(tC),x=0.066时样品的tC高达510℃,比纯(Na0.5K0.5)NbO3陶瓷高70℃左右。x=0.064时样品的d33高达212pC/N,kp为45.7%。x=0.063～0.066时样品的tanδ均低于0.020。特别是,x=0.066的样品经450℃退火24h,d33仍高达125pC/N。实验表明,(Na0.500K0.434Li0.066)NbO3是高性能的高温无铅压电陶瓷。     

[(Bi1-x-yLax)Na1-y]0.5BayTiO3压电陶瓷的性能与微结构

针对钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)基无铅压电铁电材料,提出了新型的ABO3型A位多重复合无铅压电陶瓷体系[(Bi1-x-yLax)Na1-y]0.5BayTiO3;利用传统陶瓷工艺和电子陶瓷公司生产中使用的原料,制备了该体系陶瓷;研究了该陶瓷的压电性质与微观结构。研究结果表明,该体系陶瓷具有单相钙钛矿结构;其压电常数d33可达183 pC/N,其机电耦合系数kp可达0.355;适量La3+对Bi3+的取代改善了压电性能;在1 175℃,2 h的烧结条件下,能够获得致密的[(Bi1-x-yLax)Na1-y]0.5BayTiO3陶瓷;La3+的引入抑制了晶粒的生长,高La含量的陶瓷晶粒较小。     

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.     

SiO2掺杂对PMS-PZT陶瓷结构和电性能的影响

对Pb0.98Sr0.02(Mn1/3Sb2/3)0.1Zr0.47Ti0.43O3(简称PMS-PZT)+w(SiO2)(0≤w≤0.6%)三元系压电陶瓷材料的微观结构和电性能进行了研究。XRD图谱表明室温下该材料为钙钛矿结构,并随SiO2掺杂物的加入材料由四方相向三方相转变。实验结果表明:当w(SiO2)为0.1%时,在1300℃,1h条件下烧结,能获得较好的综合性能:εr为1642,tgδ为0.0043,kp为0.57,Qm为1553,d33为325pC·N–1,可以满足压电电动机和压电变压器等高功率应用方面的要求。     

预烧温度对PZN-PZT压电陶瓷电性能的影响

采用传统固相法制备了化学计量比为0.3Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.35PbTiO3-0.35PbZrO3的压电陶瓷,研究了所制陶瓷的预合成温度对其微观结构和压电介电性能的影响。结果显示,当预合成温度大于800℃时可以获得纯钙钛矿相,低于800℃钙钛矿主晶相不明显且有很多杂相产生。当预烧温度为775℃时,经1 125℃保温3 h烧结的陶瓷具有最佳综合性能:d33=431 pC/N、k31=0.36、Ec=9.98×103 V/mm、Pr=22.52×10–6 C/cm2、εr=1 874、tanδ=0.024、ρ=7.88 g/cm3。