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。     

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。     

含Sr铋基焦绿石材料的介电弛豫性能

采用传统固相反应烧结工艺制备(Bi1.5Zn0.5–xSrx)(Ti1.5Nb0.5)O7(BZTN,x=0.30,0.32,0.34,0.36,摩尔分数)铋基焦绿石陶瓷,研究该体系陶瓷的化学组成对物相结构、介电性能和弛豫特性的影响。X射线衍射分析表明:当Sr离子取代量较小时(x0.36),材料的相结构仍然保持立方焦绿石单相结构;当x=0.36时,出现微量SrTiO3杂相,但仍保持立方焦绿石主晶相结构。Sr离子的取代对介电性能产生显著影响:随着Sr离子取代量增加,样品的相对介电常数先增大后减小,介电损耗逐渐减小,并具有较大的正温度系数。观察到铋基焦绿石介电陶瓷的高温介电异常行为:系列样品在200～300℃,均出现明显的介电弛豫现象,并分析与讨论高温介电弛豫性能。     

X8R型BaTiO3基细晶陶瓷的制备、结构和性能

由于在-55~150 ℃存在正交-四方和四方-立方相变,相变对应的尖锐介电峰使BaTiO₃陶瓷介电性能难以满足X8R温度稳定性要求。本文采用50 nm的纳米BaTiO₃粉体和少量堇青石(MgO-Al₂O₃-SiO₂, MAS)玻璃,制备了满足X8R介电温度特性的BaTiO₃基细晶陶瓷。结果表明,随着MAS玻璃的加入,BaTiO₃基陶瓷的室温晶体结构从四方相转变成赝立方相,平均晶粒尺寸从纯BaTiO₃陶瓷的1.904 μm显著降低到添加0.5%(质量分数)MAS玻璃的BaTiO₃基陶瓷的183 nm。与此同时,BaTiO₃基陶瓷虽然介电常数有所下降,但是介电损耗和介电性能的温度稳定性大幅度改善。其中添加0.5%MAS玻璃的BaTiO₃基细晶陶瓷介电性能为:在1 kHz时室温介电常数为984,介电损耗为0.006 5,满足X8R温度特性要求。     

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。     

改性钛酸锶/PVDF复合材料介电性能研究

采用具有强络合能力的酒石酸在碱性溶液中对SrTiO3陶瓷颗粒进行表面改性,将改性后的SrTiO3颗粒与聚偏二氟乙烯(PVDF)经热压共混成型,制备出系列陶瓷/聚合物基复合材料,对改性SrTiO3/PVDF复合材料进行了介电性能分析。结果表明:添加了改性SrTiO3的复合材料比未改性SrTiO3复合材料的介电常数增加值达34%以上,同时,改性复合材料的介电损耗仍保持较低水平;随着改性SrTiO3在复合材料中含量的增加,介电常数也随之增加,介电损耗仍保持不变,改性后的陶瓷/聚合物复合材料表现出优异的综合介电性能。     

0.6Mg4Nb2O9-0.4SrTiO3复相陶瓷中温烧结和微波介电性能

采用传统固相反应法制备了0.6Mg4Nb2O9-0.4SrTiO3复合陶瓷.研究了LiF掺杂对其烧结特性、显微组织和微波介电性能的影响.实验结果表明:通过添加一定量的LiF,可将Mg4Nb2O9/SrTiO3陶瓷的致密化烧结温度降至1100 ℃;其中掺杂1.5wt% LiF、 1100 ℃下烧结5 h的0.6Mg4Nb2O9-0.4SrTiO3陶瓷微波介电性能为:ε=20.6,Q·f=4057 GHz; 样品的微波介电性能与杂相Sr(Ti1-xNbx)O3+δ和残留液相有关.     

无铅压电陶瓷的研究与应用进展

本文综述了无铅压电陶瓷研究开发的相关进展,着重介绍了钙钛矿结构无铅压电陶瓷(包括BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3 (BNT)基无铅压电陶瓷、碱金属铌酸盐K1/2Na1/2NbO3(KNN)基无铅压电陶瓷)、钨青铜结构无铅压电陶瓷及铋层状结构无铅压电陶瓷等不同陶瓷种类的相关体系、制备方法及压电铁电性能,并根据相关性能参数分析了无铅压电器件的应用领域,最后对其发展前景进行了展望.     

面向应用的(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷研究进展

高性能环境友好型（K,Na）NbO₃（KNN）基无铅压电陶瓷是国际上功能陶瓷的重要科学前沿和技术竞争焦点之一。优异的压电性能及其温度稳定性、抗疲劳特性、力学性能以及制备工艺重复性等综合性能是KNN基陶瓷有望得以广泛应用的重要前提,而这些性能与KNN基陶瓷的多层次结构紧密相关。本工作从多层次结构调控的角度出发,总结了KNN基陶瓷压电性能与其温度稳定性、抗疲劳特性、力学性能、制备工艺重复性研究等方面的研究进展以及KNN基陶瓷的应用技术研究进展。最后,就KNN基无铅压电陶瓷的未来发展进行展望。     

相界附近结构演化及淬火对BiFeO3–BaTiO3压电陶瓷结构与电学性能的影响

采用传统固相法制备了（1–x）BiFeO₃–xBaTiO₃ （BF–x BT,x=0.28, 0.29, 0.30, 0.31）压电陶瓷,研究了其在相界附近的相结构演化与介电、铁电性能和压电性能的变化关系。结果表明,所有样品均呈现出钙钛矿相结构且无任何杂相,且均位于三方–赝立方相相界附近,表现出三方、赝立方两相共存状态。随着x的增加,相结构中赝立方相相含量逐渐增加,而三方相相含量逐渐减少,当x=0.30时,样品的三方相与赝立方相含量趋于相近,表现出最佳的电性能：压电系数d33=165pC/N,剩余极化强度Pr=26.80μC/cm²,Curie温度TC=465℃。另外,淬火后样品的Raman振动模与弥散指数的显著变化表明淬火工艺能有效提高样品的长程有序度和铁电相的温度稳定性,致使BF–x BT体系陶瓷的Curie温度得到进一步提升。特别是对于BF–0.30BT陶瓷样品,由于更合适的三方–赝立方相相比例和淬火工艺,介电和铁电性能均得到增强。本工作揭示了BF–x BT陶瓷样品相结构演化与压电性能的关系,并通过淬火工艺进一步优...     

(1-x)BaTiO3-xLiNbO3陶瓷的制备及性能研究

采用复合溶胶凝胶法制粉技术结合传统陶瓷制备工艺，制备了（1-x）BaTiO3-xLiNbO3陶瓷，并对其晶相特征、介电及压电、铁电性能进行了研究。在1250℃下烧结的陶瓷形成了单一相的钙钛矿结构固溶体，该固溶体在20-40℃之间存在二级相变，介电常数及介电损耗出现异常变化。陶瓷的铁电、压电性能随LiNbO3的加入得到显著提高。LiNbO3加入量为0．005mol的陶瓷压电常数d33为121pC／N，剩余极化强度为2．8μC／cm^2。     

Y_2O_3掺杂BaTiO_3-ZnO陶瓷的压电性能研究

采用传统的固相反应法,制备了掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷,通过对所制备陶瓷样品结构、常温介电、压电、铁电性能的分析发现:与未掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷相比,Y_2O_3的掺入减小了BaTiO_3-ZnO陶瓷的径向收缩率、密度和晶胞体积,同时使材料的晶系结构由立方相转变为四方相结构,Y~(3+)进入BaTiO_3-ZnO陶瓷晶格中并与之形成了固溶体;Y_2O_3的掺入可以提高样品的矫顽场(Ec),但对材料压电系数变化不大,介电常数总体在减小,当未掺入Y_2O_3时,样品的介电常数最大(ε′=2577),样品的介电损耗最小(tanδ=0.0083)。     

（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...     

ZnO和CuO烧结助剂对KNN压电陶瓷性能的影响

以微波水热法制备的KNN粉体为原料,添加1mol%ZnO、1mol%CuO烧结助剂,采用传统电子陶瓷制备方法,研究了烧结助剂对KNN陶瓷的陶瓷体积密度、显微结构和电性能的影响,结果表明:添加烧结助剂ZnO和CuO可以降低KNN陶瓷的烧结温度,提高KNN陶瓷的体积密度;与此同时,ZnO和CuO添加后降低了KNN无铅压电陶瓷的压电常数d33、介电常数ε33T/ε0,但机械品质因数Qm得到很大的提高,介电损耗tanδ明显降低。其中CuO烧结助剂可以使KNN陶瓷的d33由142 pC/N降低至118 pC/N,Qm值由82提高至427,tanδ由2.46%降低至0.64%。     

Y3+取代对(Bi1.5Zn0.5)(Nb0.5Ti1.5)O7陶瓷显微结构与介电性能的影响

研究了Y3 取代的(Bi1.5Zn0.5)(Nb0.5Ti0.5)O7(BZNT)基陶瓷(Bi1.5-xYx Zn0.5)(Nb0.5Ti1.5)O7(0≤x≤1.5,BYZNT)的显微结构和介电性能。采用传统的固相反应法制备陶瓷样品,XRD分析样品的相结构。结果表明:BZNT陶瓷的相结构中主相为立方焦绿石相;在整个取代范围内,BYZNT陶瓷的结构仍然保持主相为立方焦绿石的相结构。同时,随着Y3 取代的增加,晶胞体积减小,介电性能随结构的变化而呈现有规律的变化。其介电性能为:εr≈73-180,tanδ≈1.6％-0.4％,αε≈(-583-89)× 10-6／℃(1MHz)。     

Nb5+掺杂改性CaBi4Ti4O15压电陶瓷的研究

采用传统固相烧结法,制备了CaBi4Ti(1-x)NbxO1(5x=0.00-0.05,CBT-N)系铋层状结构无铅压电陶瓷。研究了Nb5+掺杂对CBT压电陶瓷压电与介电性能的影响。研究结果表明:添加Nb5+离子,改善了CBT陶瓷的烧结特性,提高了瓷体的致密度。Nb2O5的引入降低了CBT系列陶瓷的介质损耗,改善了陶瓷的压电与介电性能。当掺入量x=0.04(CaBi4Ti0.96Nb0.04O15)时制备的CBT基铋层状压电陶瓷具有优异的压电性能:d33=14pC/N,Qm=3086,εr=212,tanδ=0.0041,kt/kp=1.681。     

CaZrO3改性KNN基无铅压电陶瓷结构与电学性能研究

通过固相反应法制备(1-x)(K0.48Na0.52)0.96Li0.04(Nb0.96Sb0.04) O3-xCaZrO3(KNN-xCaZrO3)无铅压电陶瓷,获得了正交-四方(O-T)多晶共存相.结果 表明:未经改性的KNN基陶瓷为正交相,CaZrO3引入后出现了四方相,体系的压电性能也得到了改善;随着CaZrO3含量的增加,四方相含量增加.在x=0.03 ～0.04范围内,O-T两相共存,并且在x=0.03时陶瓷具有优异的压电性能:d33=252 pC/N,kp=0.55.当x=0.06时,陶瓷为贋立方相结构,性能急剧恶化.CaZrO3的引入使KNN正交-四方相变温度(To-T)向室温偏移,同时也降低了居里温度(Tc),室温附近O-T相界共存,促进畴壁运动,是压电性能得以提高的根本原因.     

Y_2O_3-BaTiO_3-ZnO陶瓷的制备及其性能的研究

笔者采用传统的固相反应法,制备了掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷,通过对所制备陶瓷样品的结构、常温介电、压电、铁电性能的分析发现:(1)与未掺入Y_2O_3的BaTiO_3-ZnO陶瓷相比,Y_2O_3的掺入减小了BaTiO_3-ZnO陶瓷的径向收缩率、密度和晶胞体积,同时使材料的晶系结构由立方相转变为四方相结构,Y~(3+)进入BaTiO_3-ZnO陶瓷晶格中并与之形成了固溶体;(2)Y_2O_3的掺入可以提高样品的矫顽场(Ec),但对材料压电系数变化不大,介电常数总体在减小,当未掺入Y_2O_3时,样品的介电常数最大(ε′=2577),样品的介电损耗最小(tanδ=0.0083)。     

电致发光用高介低损耗钛酸锶陶瓷基片的制备

本文研究了用于电致发光用SrTiO3陶瓷基片的制备。考察了在SrTiO3-Bi2O3.xTiO2-系中Bi2O3.xTiO2的加入量以及添加剂CaTiO3、MgTiO3对材料介电性能的影响,在1250℃下烧成得到介电常数rε≈11864～12429、电损耗tgδ≈15×10-4的可用于电致发光器件的陶瓷基片。