复合先驱体法制备铅镁锰锑铌系压电陶瓷材料

采用复合先驱体法制备了Pb(Mg1/3Nb2/3)a(Mn1/3Nb2/3)b(Mn1/3Sb2/3)cZrdTieO3(PMMSN) 铅镁锰锑铌多元系中温烧结压电陶瓷材料。结果表明,相同合成条件下,三组元复合先驱体法和六组元复合先驱体法比四组元复合先驱体法制得样品的钙钛矿相含量更高,在700℃即可得到单纯钙钛矿相材料,且复合先驱体法具有比单一先驱体法(二组元)工艺更加简单、成本更加低廉的优势。性能测试结果表明,三组元复合先驱体法制成样品的性能最佳。1 100℃烧结样品的性能参数:Qm为1 916,kp为0.56,r为1 349,d33为326,tg为0.43?02,可以满足超声马达和压电变压器等应用方面的要求。     

先驱体法制备Pb1-xSrx(Mn1/3Sb2/3)aZrbTicO3压电陶瓷的压电和介电性能

采用先驱体法制备了Pb1-xSrx(Mn1/3Sb2/3)aZrbTicO3压电陶瓷。通过XRD研究表明,随着Sr2+取代量的增加,相界向富锆方向移动,并改善了相界附近组分的压电性能和介电性能。与传统的固相合成制备工艺相比,先驱体法制备的陶瓷具有优良的压电性能,所得样品的综合性能:r为1791,tg为0.0035,d33为454?0-12C種-1,kp为0.61。     

PZT-BF-MCX系压电陶瓷的烧结和电性能

研究了Pb(Cu_(1/3)Nb_(2/3))O_3(简为PCN)、Pb(Cu_(1/2)W_(1/2))O_3(简为PCW)、 Sr(Cu_(1/3)Nb_(2/3))O_3(简为SCN)、Sr(Cu_(1/2)W_(1/2))O_3(简为SCW)、Ba(Cu_(1/3)Nb_(2/3))O_3(简为BCN)及Ba(Cu_(1/2)W_(1/2))O_3(简为BCW)第四组元(简为MCX)对低温烧结的PZT-BF-MCX(其中PZT为Pb(ZrTi)O_3,BF为BiFeO_3)系压电陶瓷的烧结和电性能的影响。发现PCW的降温效果最好,BCN的综合改性效果最佳。所获得的最佳配方可在950℃下烧成,其主要性能已达到或接近我国医用超声压电陶瓷材料专业标准(ZBC《医用超声压电陶瓷材料》(送审稿),1990年12月广州会议通过)中规定的发射型材料要求。     

大尺寸高密度压电陶瓷的制备与研究

该文主要采用固相反应法制备了Pb(1-a-b)Ba_aSr_b(Zr_xTi_y)_(1-c-d)(Bi_(3/2)W_(1/2))_c(S_(b1/2)Nb_(3/2))dO_3四元系压电陶瓷材料,通过各组分的比例调整和适当的掺杂改性,材料横向压电应变常数可达-490pm/V,介电常数为4 500,介电损耗小于2%;采用干压加冷等静压成型,并优化烧结工艺,制备出该压电材料密度达到理论密度值的99%,尺寸为?170mm×15mm的大尺寸压电陶瓷块体,为大口径变形镜用玻璃基压电陶瓷薄膜的研制奠定了基础。     

PSN-PNN-PZT系压电陶瓷的制备及其性能研究

在1 280℃下,采用传统固相反应法制备出Pb(Sn_(0.5)Nb_(0.5))O_3-Pb(Ni_1/_3Nb_2/_3)O_3-Pb[Zr_xTi(_(1-x))]O_3(PSN-PNN-PZT,质量分数x=0.42,0.43,0.44,0.45)压电陶瓷。研究了不同的x对PSN-PNN-PZT压电陶瓷的相结构、显微组织形貌及电学性能的影响。结果表明,当x=0.43时,样品为单一的钙钛矿结构,存在准同型相界,并且晶粒饱满,晶界清晰,颗粒大小均匀,综合电学性能达到最优,压电常数d_(33)=625pC/N,介电常数ε_r=3 005,介电损耗tanδ=1.75%,电容C_p=1 280nF。     

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。     

Li_2CO_3掺杂对PZN-PNN-PZT陶瓷结构及性能的影响

采用固相法制备了0.1Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.1Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.8Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3+x%Li_2CO_3(PZN-PNN-PZT,x为质量分数)低温压电陶瓷,研究了Li_2CO_3掺杂对PZN-PNN-PZT压电陶瓷晶体结构、微观形貌及电学性能的影响。实验结果表明,随着Li_2CO_3含量的增加,PZN-PNN-PZT陶瓷晶体结构从三方相向四方相转变,陶瓷晶粒尺寸先增大后减小。掺杂适量的Li_2CO_3能有效提高PZN-PNN-PZT陶瓷的电学性能。当x=0.3时,PZN-PNN-PZT陶瓷具有最好的综合性能:压电常数d_(33)=530 pC/N,机电耦合系数k_p=0.55,品质因数Q_m=60,居里温度T_C=176℃,相对介电常数ε_r=2 800,剩余极化强度P_r=32.80μC/cm~2,矫顽场E_c=0.96 kV/mm。     

Zn/Li掺杂PZT-PZN-PNN压电陶瓷的研究

采用传统固相合成法制备了Zn/Li掺杂的0.83Pb(Zr_1/_2Ti_1/_2)O_3-0.11Pb(Zn_1/_3Nb_2/_3)O_3-0.06Pb(Ni_1/_3Nb_(2/3))O_3(PZT-PZN-PNN)压电陶瓷,研究了不同含量的Zn/Li添加量对陶瓷的相结构、显微组织和电性能的影响。结果表明,随着Zn/Li掺杂量的增加,相结构由三方相向四方相转变;介电常数ε_r、压电常数d_(33)和机电耦合系数k_p均先增大后减小,而介电损耗tanδ和机械品质因数Q_m呈先减小后增大的趋势;当添加质量分数w(Zn/Li)=1%时,该压电陶瓷的综合性能最佳,即d_(33)=513pC/N,k_p=0.635,ε_r=1 694,tanδ=0.023 5。该材料有望用于制造低温共烧的叠层压电器件。     

PZT-PMN压电陶瓷的制备和压电性能的研究

先驱体法制备了具有高纯钙钛矿相的Pb(Zr1/2Ti1/2)1-x(Nb2/3Mg1/3)xO3(PZT-PMN)体系压电陶瓷。按配比在650~800℃预烧合成了B位(ZrTiO4)1-x-(MgNb2O6)x的固溶体,X-射线衍射(XRD)分析表明了该B位先驱体氧化物在750℃预合成后呈类似ZrTiO4的单相结构,用该B位先驱体与PbCO3煅烧后可生成具有高纯的钙钛矿相的陶瓷粉料。通过对体系压电性能与配比x的关系研究发现,在准同型相界附近四方相一侧的配比x=0.1处,该系统压电性能达最大。通过掺杂Nb5 含量为0.02可使机电耦合系数(kp)达到0.637。     

PZT-BF-SCN系压电陶瓷的烧结和电性能

研究了Pb(Zr,Ti)O_3-BiFeO_3-Sr(Cu_(1/3)Nb_(2/3))O_3(简为PZT-BF-SCN)四元系压电陶瓷中的第四组元SCN对该系统烧结和电性能的影响。发现SCN能明显降低系统的烧结温度,改善系统的电性能。随着SCN量的增加,系统的介电常数增加,tgδ减小,且k_P和Q_m能同时达到最大值。     

Sb_2O_3掺杂Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_0.20(Zr_(0.50)Ti_(0.50))_(0.80)O_3-0.5%MnO_2压电陶瓷性能

采用二步合成法制备了掺杂z%Sb_2O_3的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_0.20(Zr_(0.50)Ti_(0.50))_(0.80)O_3-0.5%MnO_2(PZNTM)压电陶瓷(Sb_2O_3的质量分数为z=0、0.1、0.3、0.5、 0.7、0.9).探讨了不同剂量Sb_2O_3掺杂对陶瓷试样的相结构和机电性能的影响.结果表明,在1 150 ℃下烧结3 h,得到处在准同型相界附近的纯钙钛矿结构的陶瓷;随着Sb_2O_3掺杂量的增加,试样的压电常数d_(33)和机电耦合系数k_p先增大后减小,而介电损耗tan δ持续上升,机械品质因数Q_m则持续下降.当z＝0.3时,压电陶瓷的性能得到优化,d_(33)和k_p均达到最大值,分别为302 pC/N和0.60,而tan δ较小、Q_m较大,分别为0.006和880.     

Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-BaZrO3系统结构和介电性能的研究

研究了BaZrO3、MnCO3对Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN)系统结构和介电性能的影响。表明BaZrO3及Mn-CO3均能有效降低系统的烧结温度。系统中加入过多的BaZrO3(BZ)会降低介电常数,增大介质损耗,并使容量温度系数负向发展;加入微量MnCO3对系统的介电性能影响不大。系统中加入的x(BaZrO3)=4%会生成较多的第二相BaNb2O6、BaZrO3摩尔分数增加至8%时,第二相消失。这是由于过多BZ的加入会在烧结温度到达前生成较多液相,促进烧结的同时也阻碍了ZnO的挥发,从而抑制了第二相的生成。向96%BZN-4%BZ中加入r(MnCO3)=0.5%,也会抑制第二相的生成,这可能是由于Mn2+占据了B′位Zn2+挥发后留下的空位,形成固溶体,没有形成富Nb液相区,从而抑制了第二相的生成。     

MnO2对Pb(Ni1/3 Nb2/3)O3基复相陶瓷介电性能的影响

研究了少量MnO2添加对Pb(Ni1/3Nb2/3)O3基复相陶瓷的介电常数温度特性和频率特性、介质损耗及电阻率的影响。结果表明,少量MnO2的加入,改善了复相陶瓷的介温特性和频率特性,降低了介电常数;同时降低了介质损耗,特别是低频高温下的介质损耗,提高了电阻率。对MnO2在复相陶瓷中所起的作用进行了分析。     

(Zn_(1/3)Nb_(2/3))~(4+)取代的BNT系无铅压电陶瓷性能

采用两步合成工艺,制备了新型Bi1/2Na1/2Ti1–x(Zn1/3Nb2/3)xO3(简称BNTZN—100x)系无铅压电陶瓷。研究了B位复合离子(Zn1/3Nb2/3)4+取代量对BNT陶瓷介电及压电性能的影响。结果表明:当0.005≤x≤0.020时,该体系陶瓷具有三方、四方共存的准同型相界(MPB)结构。在MPB附近,具有较佳的压电性能:当x为0.020时,d33为97pC/N,kt为0.47。εr-t曲线显示该体系材料具有明显的弥散相变特征。具有高kt值,低kp值;kt/kp较大,具有较大的各向异性,是一种适合高频下使用的优良超声换能材料。     

Bi1/2(Na1-xLix)1/2TiO3压电陶瓷的性能和微结构

利用传统陶瓷工艺制备了Bi1/2(Na1-xLix)1/2TiO3(简写BNLT100x,其中x为摩尔含量)系无铅压电陶瓷,研究了该陶瓷的微结构、压电和介电性能。X-射线衍射分析(XRD)结果表明,在x=0~0.20时,Bi1/2(Na1-xLix)1/2TiO3陶瓷为单相三方晶系钙钛矿结构;在x=0.30时,会有影响压电性能的第二相产生。扫描电镜(SEM)结果表明,Li含量越高,陶瓷的烧结温度越低,Li促进了晶粒特定方向的生长;在x=0.15时,压电系数d33达极大值109 pC/N;同时研究了极化工艺条件对材料压电性能的影响。     

BiFeO_3改性Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-BaTiO_3基陶瓷电性能

采用固相反应法制备了新型(0.95–x)Bi1/2Na1/2TiO3-0.05BaTiO3-xBiFeO3(x=0~0.09)系无铅压电陶瓷,研究了BiFeO3掺杂量对其晶体结构、介电及压电性能的影响。结果表明:在所研究的组成范围内陶瓷均能形成纯钙钛矿型固溶体。介温曲线(10kHz)显示该陶瓷体系具有明显的弥散相变特征。该陶瓷体系的压电性能较Bi1/2Na1/2TiO3-BaTiO3陶瓷(d33=125pC/N)有较大提高,当x=0.05时,具有最佳的压电性能:d33=142pC/N,kp=0.29;此时εr=891,tanδ=0.046,Qm=110。     

弛豫型铁电陶瓷(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-xPbTiO3研究进展

钽钪酸铅陶瓷具有优良的介电、压电和铁电性能,但烧成温度高、居里点较低。为降低钽钪酸铅陶瓷的烧结温度并提高其居里点,人们合成了钽钪酸铅-钛酸铅(简称PSTT)材料体系。该文综述了弛豫型铁电陶瓷PSTT体系在相图与结构、制备和性能等方面的研究进展,探索了一种合成PSTT陶瓷新工艺,介绍了PSTT材料体系的重要应用领域。     

钙钛矿型铌锌酸铅陶瓷材料合成及其性能

用Ｘ射线衍射和差热分析研究了铌锌酸铅Ｐｂ〔（Ｚｎ０．７Ｍｇ０．３）１／３Ｎｂ２／３〕Ｏ３陶瓷材料普通合成法和两种铌铁矿先驱体合成法的合成机理。研究表明，该材料的合成过程中，首先生成焦绿石相然后在较高温度生成钙钛矿相，先驱体法可以明显抑制焦绿石相的生成并使其反应温度向高温推迟，从而可以明显提高钙钛矿的产率。而简单先驱体法（ＰｂＯ＋ＺＮ＋ＭＮ）比复合先驱体法（ＰｂＯ＋ＺＭＮ）具有更好的合成效果。采用简单先驱体法通过合适的合成工艺可以制得钙钛矿含量大于９５％的Ｐｂ〔（Ｚｎ０．７Ｍｇ０．３）１／３Ｎｂ２／３〕Ｏ３陶瓷材料，其介电温谱具有明显的弥散性，为无序铁电陶瓷材料。研究发现，差热分析作为判断焦绿石和钙钛矿反应温度的重要依据，可以用于铌锌酸铅系陶瓷材料钙钛矿的合成研究。