无铅压电陶瓷研究的新进展

综述了近年来国内外无铅压电陶瓷材料方面的研究进展。主要介绍了钛酸钡基、铌酸盐系、含铋层状结构以及含铋钙钛矿型无铅压电陶瓷体系中所开展的研究工作。同时对近年来无铅压电陶瓷在粉体制备以及晶粒定向新工艺方面的进展也进行了简要的评述。     

压电陶瓷谐振器

随着我国电子陶瓷技术的不断发展,作为电子陶瓷的一个分支压电陶瓷器件无论是在产品的电性能方面或是在质量和品种上均以较快的速度更新换代。压电陶瓷谐振器是近几年来发展较快,引人瞩目的一种压电器件。 近几年材料通过专业技术人员的研究,出现了很多性能优良的压电陶瓷材料,这些材料分别在介电常数、机电耦合系数、机械品质因数方面均趋于系列化,更重要     

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。     

掺铟对(Bi0.5Na0.5)0.93Ba0.07TiO3压电陶瓷的影响

采用直接反应烧结法制备掺铟的(Bi0.5Na0.5)0.93Ba0.07TiO3无铅压电陶瓷,研究了铟掺杂对(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(BNBT)压电陶瓷压电性能、相组成及显微组织的影响。结果表明,添加适量的氧化铟后,该陶瓷仍为纯钙钛矿相结构,其材料组成在准同型相界处三方相减少,四方相增加;适量铟掺杂可抑制晶粒长大,有利于晶粒均匀生长,增大晶粒各向异性。当掺杂氧化铟的质量分数为0.16%时,获得了高的压电参数,其压电常数d33达到205 pC/N,厚度机电耦合系数kt、厚度与径向耦合系数之比kt/kp分别达到0.5、2.77。     

[(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。     

注射成型制备0.94NBT 0.06BT无铅压电陶瓷研究

为了研究压电陶瓷注射成型技术,设计了一种压电陶瓷注射成型平台,对注射成型设备及注射实验材料0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06BaTiO3(0.94NBT-0.06BT)陶瓷的结构及电性能进行研究。结果表明,用注射法制备的0.94NBT-0.06BT无铅压电陶瓷微观晶粒的气孔明显减少,致密度提高,晶粒尺寸增大,主要以立方形存在,电性能优于传统固相法制备的陶瓷。其密度为5.54g/cm3,压电常数d33=138pC/N,介电常数εr=1 436。     

ZnO掺杂对PSN-PZT陶瓷烧结温度及压电性能的影响(英文)

为了降低PZT压电陶瓷的烧结温度,研究了ZnO掺杂对Ba、Fe改性的PSN-PZT陶瓷的烧结温度和压电特性的影响。通过XRD和SEM测试手段,分析了微观结构和材料性能的关系。XRD结果显示所有样品均呈现四方钙钛矿结构。在w(ZnO)<0.1%时陶瓷压电性能随ZnO的增加而提高;当w(ZnO)=0.1%时,陶瓷样品同样展现出了优良的压电性能。这些结果证明了适量的ZnO掺杂可以降低陶瓷的烧结温度并提高压电性能。     

MBi_4Ti_4O_(15)基陶瓷的研究现状与发展趋势

铋层状结构无铅铁电陶瓷具有良好的抗疲劳性能和较高的居里温度,在铁电存储以及高温压电器件方面具有广阔的应用前景。介绍了MBi4Ti4O15基铋层状陶瓷的结构特点,综述了微量元素掺杂、粉体制备方法和晶粒定向技术对该陶瓷铁电压电性能的影响。并展望了MBi4Ti4O15基铋层状无铅铁电陶瓷未来的发展趋势。     

制备晶粒取向的压电陶瓷的新技术

本文介绍了一种新的压电陶瓷的制备工艺,包括特殊的粉体制备和取向成形工艺.由此制成的压电陶瓷具有取向排列的晶粒结构,从而大大提高了材料的压电极化率和稳定性.     

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷晶粒生长机制的研究

采用反应模板晶粒生长法(RTGG),制备了0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06 BaTiO3无铅压电织构陶瓷,应用晶粒生长动力学唯象理论研究籽晶模板Bi2.5Na3.5Nb5O18对织构陶瓷中取向长条晶生长的影响规律,确定了长条晶生长动力学指数和激活能,探讨了籽晶含量对无铅压电织构陶瓷长条晶生长的作用机理。结果表明:籽晶含量在10%～30%(质量分数)时,随着其含量的增加,晶粒生长指数n约为2,变化不大,说明长条晶粒生长机制主要是界面反应机制。     

新型无铅压电陶瓷的研制

针对钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)基复合钙钛矿压电铁电材料,提出了多种新的ABO3型A位多重复合无铅压电陶瓷体系,利用传统陶瓷工艺制备了这些压电陶瓷,报道了其常温铁电压电性能和铁电压电性能的温度依存关系。对比迄今为止国际上专利和文章报道的无铅压电陶瓷体系可知,这些新的无铅压电陶瓷具有压电铁电性能优良,铁电电滞回线矩形度高,压电铁电性能的温度特性好等特点。所测得的一个体系的d33可达230 pC/N,同时其kp可达0.40, Pr可达40106C/cm2;而且,该体系在温度到达近200℃时还具有很好的铁电电滞回线。     

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).     

Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3陶瓷的介电性能与微观结构

利用传统陶瓷工艺制备了新型的Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的介电性能和微观结构。研究结果表明,介电常数εr和介质损耗tgδ在K含量为0.20~0.25(摩尔分数)时达到最大值,且随Li含量的增加而增大;介温曲线表明,Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3陶瓷在110~210℃之间出现介质损耗峰,在300~350℃附近出现比较平坦的介电常数峰;陶瓷的最佳烧结条件为1 100~1 150℃,2~3 h;陶瓷晶粒有规则的几何外形,晶粒尺寸为1.2~2.5 m;Li含量越高,陶瓷的烧结温度越低;K促进了晶粒特定方向的生长。     

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。     

稀土元素Pr替位改性的高温CaBi_2Nb_2O_9压电陶瓷

采用普通陶瓷工艺制备了由稀土元素Pr替位改性的高温Ca1-xPrxBi2Nb2O9(x=0～0.100)无铅压电陶瓷,研究了Pr含量对CaBi2Nb2O9(CBNO)压电陶瓷介电及压电性能的影响。结果表明:Pr对Ca的替换明显提高了CBNO压电陶瓷的压电性能。其中,Pr含量x为0.050的Ca0.95Pr0.05Bi2Nb2O9压电陶瓷表现出最好的压电性能,其压电常数d33高达14pC/N,且在800℃以下表现出良好的温度稳定性。     

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷烧结行为

利用固相合成法合成了纯钙钛矿结构的钛酸铋钠基压电陶瓷,研究了不同烧结温度下的钛酸铋钠基压电陶瓷的烧结行为,并对烧结过程中陶瓷表面出现第二相的机制进行了模型分析。最后研究了钛酸铋钠基陶瓷系列的电学性能。结果表明,第二相TiO2仅出现在陶瓷的表面,是由于在烧结过程中,钠、钾的脱溶造成晶界处出现第二相。介电常数和压电常数对烧结温度比较敏感。     

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。     

BNKT BZT陶瓷的制备和性能研究

采用传统固相法制备了Bi0.5(Na0.825K0.175)0.5TiO3-Ba(TiyZr1-y)O3 (BNKT-BZT)无铅压电陶瓷.运用XRD、SEM等技术表征了陶瓷的晶体结构、形貌、介电和压电性能.研究结果表明,在所研究的结构范围内,所有陶瓷样品都形成钙钛矿固溶体.陶瓷晶粒的尺寸随x、y适当的增大而增大,压电性能随x、y的增大先增大后减小,在x=0.05,y=0.2(摩尔比)时,压电常数d33=157 pC/N,介电常数εr=1 510.