Bi过量和Mn掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷

采用传统电子陶瓷制备工艺制备(1–y)(Na0.5Bi0.5)TiO3-yBa(ZrxTi1–x)O3无铅压电陶瓷,获得了d33高达185pC/N的0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷。对Bi的挥发进行了补偿,添加过量Bi2O3(摩尔分数z=0.08)的钛酸铋钠基压电陶瓷,d33高达218pC/N。研究了Mn掺杂对钛酸铋钠基陶瓷压电、介电性能和损耗的影响,获得了高性能的无铅压电陶瓷,其中d33为214pC/N,kt为0.44,k33为0.52。     

应用于压电能量收集器的PZT PZN系陶瓷材料

压电材料作为环境振动能量收集器的核心功能材料,是制备高性能能量收集器的关键。该文从提高能量收集效率入手,研究适合于能量转换的高性能压电陶瓷材料。采用两步合成工艺制备出了0.7Pb(Zr0.51Ti0.49)0.99O3-0.3Pb(Zn1/3Nb2/3)O3(PZT-PZN)压电陶瓷,研究了La2O3掺杂对其微观结构和机电性能的影响。实验结果表明,掺杂少量的La2O3能显著提高PZT-PZN陶瓷的压电系数(d33)、机电耦合系数(k31、kp)、介电常数(εr)等。当掺杂量为4%(摩尔分数)时,在1 200℃烧结PZT-PZN,显示出良好的压电和介电性能:d33=560pC/N,k31=0.376,kp=0.642,s1E1=16.5×10-12 m2/N,εr=3 125。     

KNN基无铅压电陶瓷材料制备的研究进展

碱金属铌酸盐系的(K,Na)NbO_3(KNN)因其具有高压电常数(d_(33)),高机电耦合系数,高品质因数及高居里温度(T_C)而成为无铅压电材料研究的热点。为了探索高性能KNN无铅压电陶瓷材料制备及应用,该文综述了其相关制备工艺、性能特点,重点阐述了KNN系无铅压电材料的掺杂、烧结、极化及其对性能的影响,指出了KNN无铅压电陶瓷的掺杂改性及工艺优化研究是其有效的研究方向。     

高相对密度低电阻率ZTO陶瓷靶材的烧结与性能

采用传统的固相烧结方法制备了ZnO:Ti(ZTO)陶瓷靶材,研究了TiO2掺杂量及烧结温度对靶材的微观结构、相对密度和电性能的影响。结果表明:添加适量的TiO2能促进ZTO陶瓷晶粒长大及组织均匀化,掺杂过量TiO2使ZTO陶瓷中析出ZnTi2O4;随TiO2掺杂量的增大,陶瓷靶材的电阻率ρ先快速下降后缓慢升高,当掺杂的x(TiO2)为0.5%,烧结温度为1350℃时,其ρ为1.480?.cm,相对密度为97.7%;当烧结温度为1400℃时,陶瓷靶材的ρ最低(0.305?.cm),其相对密度为97.9%。     

[Bi0.5(Na1-xAgx)0.5]1-yBayTiO3系压电陶瓷研究

用Ag 和Ba2 部分取代(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的A位离子,获得了一类具有钙钛矿结构的新型无铅压电陶瓷体系,并申请了国家发明专利。该体系压电陶瓷的分子式可用[Bi0.5(Na1-xAgx)0.5]1-yBayTiO3表示。当x=0.06,y=0.06时,该压电陶瓷的压电常数d33为168 pC/N,机电耦合系数kp为0.31;掺入适量锰离子可将该陶瓷的机械品质因数Qm提高到160以上,同时其介电损耗tanδ可降低至0.020。该无铅压电陶瓷体系可采用传统陶瓷工艺和电子陶瓷公司在工业生产中使用原料来制备,其制备工艺性很好。     

Na掺杂MoO3陶瓷靶材的制备及其成膜性能研究

为满足薄膜太阳能电池对Na源充足与稳定的需求,以钼酸钠和氧化钼粉为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Na掺杂MoO₃陶瓷靶材(Na-MoO₃),研究了烧结温度、烧结助剂Al和Na掺杂含量(“含量”指摩尔分数)对Na-MoO₃靶材结构、组织、致密度以及Na回收率的影响。结果表明:在烧结助剂Al含量为1%、Na含量为3%、烧结温度为450℃的实验条件下,可以制备出致密度高(相对致密度98.2%)、钠回收率高(94.3%)的Na-MoO₃陶瓷靶材。随着掺杂含量的增加,Na-MoO₃靶材致密度和Na回收率降低。将含1%Al和3%Na的氧化钼陶瓷靶材通过磁控溅射工艺溅射成膜,所制备的Na-MoO₃薄膜结构致密,0.28%Na元素均匀弥散分布于薄膜中。     

制备工艺对PZT陶瓷压电性能的影响

分别采用两步预烧工艺和传统一次预烧工艺制备了0.13Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.01Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.86Pb_(0.82)Ba_(0.08)Sr_(0.10)Ti_xZr_(1-x)O_3(0.48≤x≤0.51)陶瓷粉体,再通过传统固相烧结法将两种粉体制备成压电陶瓷。研究了前驱体煅烧工艺和锆钛比对压电陶瓷性能的影响。结果表明,两种制备的压电陶瓷均为纯净的钙钛矿结构。两步预烧法可提高陶瓷的压电、机电性能,但介电性能降低。两步预烧法制备陶瓷的压电常数d33最高可达884pC/N,平面机电耦合系数kp可达66.4%,相对介电常数εr为5 742。采用传统固相法制备陶瓷的d33和kp分别降低到755pC/N和56.1%,ε_r则提高到7 324。     

TiO2掺杂量对TZO陶瓷靶材性能的影响

用常压烧结方法制备了掺钛氧化锌(TZO)陶瓷靶材,研究了TiO2掺杂量对TZO靶材的微观形貌、相对密度、抗弯强度和电阻率的影响。结果表明:添加适量TiO2利于TZO靶材的致密化,掺杂过量TiO2会使TZO陶瓷中析出Zn2TiO4;随TiO2掺杂量增大,靶材的相对密度和抗弯强度先增大后减小,电阻率则先减小后增大。当w(TiO2)为1.5%时,靶材相对密度获得最大值98.32%;当w(TiO2)为1.0%时,所制靶材抗弯强度最大(98.39 MPa),电阻率最小(2.586×10–3·cm),且其相对密度为98%。     

压电粉体对1-3型压电复合材料的性能影响

用粉末-溶胶挤出法制备PZT压电纤维,以排列-浇铸法制备纤维体积分数为30%的1-3型压电复合材料.以热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了所得纤维的加热变化情况和表面形貌.测量计算压电陶瓷片与复合材料的压电常数、介电常数、机电耦合系数及机械品质因数.结果表明,纤维中的晶粒致密度越高,复合材料的压电与介电常数越高.复合材料的径向机电耦合系数(k_p)小于压电陶瓷片,厚度机电耦合系数(k_t)和k_t/k_p都大于陶瓷片.     

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。     

Bi0.5(Na1-xKx)0.5TiO3系陶瓷的压电性质与微观结构

利用传统陶瓷工艺制备了Bi0.5(Na1-xKx)0.5TiO3系无铅压电陶瓷,研究了该陶瓷的压电性质与微结构。研究结果表明,Bi0.5(Na1-xKx)0.5TiO3陶瓷的压电常数d33=142.2 pC/N、机电耦合系数kp=0.315;随着K+含量的增加,陶瓷晶粒尺寸有细化的趋势;低K+含量时,陶瓷晶粒的“棱角”相当“钝化”,而高K+含量时,陶瓷晶粒的“棱角”明显而“尖锐”,K+促进了陶瓷晶粒在特定方向的生长;对Bi0.5(Na1-xKx)0.5TiO3陶瓷进行了A位离子改性研究,提出了新型的压电性质优良的BNT基无铅压电陶瓷体系。     

PZT压电纤维的制备及性能研究

以溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺制备的PZT陶瓷粉为原料,采用氧化物粉末装管法制备PZT压电陶瓷纤维.SEM分析显示,该陶瓷纤维呈圆柱型形貌,直径约为250 μm.分析了不同烧结温度下PZT陶瓷纤维的断面微结构及Pb含量变化,得出PZT陶瓷纤维的最佳烧结温度为1 000 ℃.XRD分析表明,此温度下烧结的陶瓷纤维呈单一的钙钛矿结构.实验结果表明,采用氧化物粉末装管法制备的陶瓷纤维大小均匀,结构致密,具有高长径比,克服了传统工艺不能制备结构致密的长纤维的缺陷.     

低温烧结改性PbTiO3压电陶瓷材料的研究

研制了一种添加Bi(Cd1/2Ti1/2)O3、MnO2、SiO2的新型低温结改性PbTiO3压电陶瓷材料,实验发现低熔物SiO2是影响烧结的主要因素,除能明显降低该材料烧结温度外,还能起掺杂性作用。该材料具有低烧结温度、高压电活性、大压电各向异性、较高机械品质因素及低介电常数等特点,960℃烧成时主要性能参数为：厚度机电耦合系数kt=0.49;径向机电耦合系数kp=0.027;压电各向异性比kt/kp=18;压电应变常数d33=65pC.N∧-1;机械品质因素Qm=541,密度ρv=7.4g.cm∧-3,居里温度Tc=312℃,介电常数ε∧T33/Eo=177,介质损耗tanδ=0.63%,该材料在叠层压电滤波器和叠层压电和压变压器方面显示出很好的应用前景。     

低温烧结CuO改性PZT压电陶瓷性能研究

为了降低铅基压电陶瓷的烧结温度,采用传统固相法制备了CuO掺杂改性的Pb (Zr0.52Ti0.48)2O3 (PZT)二元压电陶瓷.研究了CuO掺杂对所制PZT陶瓷的结构和性能的影响.XRD显示随CuO掺杂量增加,特征峰向低角度移动,SEM显示烧结晶粒先增加后减小,CuO的加入促进了烧结.CuO和PbO生成低共熔物,...     

激光烧结锆钛酸钡压电陶瓷

报道了采用激光烧结技术制备锆钛酸钡(BZT)压电陶瓷的研究。用常规方法制备了锆钛酸钡粉料，采用CO2激光直接烧结锆钛酸钡坯材，最大激光功率150 W，扫描转速1440 rad/min，烧结时间10 min;对陶瓷样品介电频谱与谐振频谱的测量显示了锆钛酸钡的压电特征;比较了传统高温炉烧结与激光烧结陶瓷样品的高温介电谱线，激光烧结陶瓷样品居里温度有所提高;测得介电常数和压电常数分别为1563 pC/N和45pC/N;X射线衍射(XRD)谱图显示(111),(002)衍射峰相对强度增强;陶瓷样品表面的显微照片显示了晶粒生长的形貌。激光烧结可以作为功能陶瓷烧结的方法之一。     

Bi_4Ti_3O_(12)对0.1BiYbO_3-0.9PbTiO_3压电陶瓷结构和性能的影响

以片状Bi_4Ti_3O_(12)粉体为原材料制备了0.1BiYbO_3-0.9PbTiO_3(BYPT)高居里温度压电陶瓷,研究了Bi_4Ti_3O_(12)粉体用量对BYPT陶瓷显微组织结构和压电性能的影响.结果表明,BYPT陶瓷的最佳烧结温度为1 140 ℃,陶瓷由多相组成.BYPT陶瓷的居里温度均大于520 ℃,且随着Bi_4Ti_3O_(12)用量的增加,材料由正常铁电体向弛豫铁电体转变,陶瓷的居里温度、压电常数及介电常数先升高后降低,介电损耗则随之而减小,BYPT_2陶瓷的居里温度和压电常数最高.     

CuO/CeO_2共掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3无铅压电陶瓷性能研究

采用固相反应法制备了CuO、CeO2共掺杂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了CuO的掺杂量对所制陶瓷晶体结构、压电及介电性能的影响。结果表明:CuO的加入,进一步降低了预先经0.05%(质量分数)CeO2掺杂的BCZT陶瓷的烧结温度;在1 250℃烧结时,仍可获得纯钙钛矿结构的BCZT陶瓷。当CuO掺杂量为质量分数0.2%时,所制BCZT陶瓷具有最佳的压电性能:d33=370 pC/N,tC约为93℃,tanδ=0.0147。     

[(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。     

Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-(Bi1-yLay)FeO3压电陶瓷的制备和性能

采用传统固相法制备了新型(1-x)Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-x(Bi1-yLay)FeO3无铅压电陶瓷,利用了XRD、SEM等测试技术表征了该陶瓷的晶体结构、表面形貌、介电和压电性能.研究结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯的钙钛矿结构固溶体,陶瓷晶粒尺寸随x、y的增加而增加.压电性能随x的增加先增加后减少,随y的增加先减小后增大,在x=0.005,y=0.9时,压电常数及机电耦合系数达到最大值(d33=149 pC/N,kp=0.27).