无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.90-xKxLi0.10)0.5TiO3-KNbO3的微结构与电学性能

采用传统陶瓷工艺制备了Bi0.5(Na0.90-xKxLi0.10)0.5TiO3-KNbO3无铅压电陶瓷,利用XRD,SEM 等测试技术分析表征了陶瓷的结构、表面形貌、介电、压电与铁电性能.结果表明:该体系陶瓷具有单相钙钛矿结构,KNbO3的引入使体系的居里温度和铁电-反铁电相变温度降低;随着钾含量的增加,KNbO3对体系性能的影响越明显.在室温下,该体系表现出良好的压电与铁电性能:压电常数d33和机电耦合系数kp分别达到195pC/N和31.9%,陶瓷样品表现出明显的铁电体特征,剩余极化强度Pr达到34.8μC/cm2,矫顽场强Ec为3.2kV/mm.     

LiTaO3掺杂对K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了LiTaO3掺杂的K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷(记为KNN xLT,x=0～8%(摩尔分数)),并研究了陶瓷的晶相、显微结构和压电、铁电等性能.研究结果表明,KNN xLT陶瓷的正交相-四方相准同型相界(MPB)位于4%＜x＜6%处.随着LiTaO3含量的增加,陶瓷的正交→四方结构相变温度(TO-T)向低温方向移动,而四方→立方结构相变温度(Tc)向高温方向移动.陶瓷的压电常数d33和机电耦合系数kp随LiTaO3含量的增加均先增大后减小,而剩余极化强度Pr则随之逐渐减小,矫顽场Ec逐渐增大.当x=6%时,陶瓷具有较好的压电和铁电性能:d33=190pC/N,kp=40.0%,Pr=22.0μC/cm2,Ec=1.78kV/mm,Tc=440℃.该体系陶瓷具有较高的压电常数和比较大的平面机电耦合系数,是一种应用前景良好的压电铁电材料.     

(0.84-x)Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.16K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3-x)SrTiO_3系无铅压电陶瓷结构与电性能

采用固相法制备了Bi补偿的(0.84-x)Na0.5Bi0.5TiO3-0.16K0.5Bi0.5TiO3-x SrTiO3(简称NBTKBT-xST)无铅压电陶瓷,研究不同ST掺量对体系陶瓷的结构与电性能的影响规律。结果表明,在掺杂范围内(0≤x≤0.06),材料均能形成单一的钙钛矿固溶体结构。随着x的增加,陶瓷晶体结构逐渐由三方相向四方相过渡,且该体系的三方-四方准同型相界(MPB)位于0.03≤x≤0.04。在此组成区域内,体系陶瓷的铁电与压电性能较好,其中x=0.04时,材料的电性能较好:压电常数d33=156 pC/N,平面机电耦合系数k p=0.29,相对介电常数εr=1116,介质损耗tanδ=4.1%,剩余极化强度P r=30.5μC/cm2,矫顽场E c=23.9 kV/cm。介电温谱和变温电滞回线表明体系陶瓷在T d以上可能存在极性相与非极性相共存。     

CuO掺杂的(Na_(0.66)K_(0.34))NbO_3无铅压电陶瓷性能研究

采用传统工艺制备了CuO掺杂的无铅压电陶瓷(Na0.66K0.34)NbO3,研究了CuO掺杂对其压电、介电、铁电等性质的影响。实验结果显示,CuO掺杂促进了晶粒生长,降低了样品的烧结温度,适量掺杂能够显著提高陶瓷样品的密度。当掺杂量为0.5%(摩尔分数)时,样品的密度为4.26g/cm3,品质因子Qm提高到400,介电损耗tanδ降低至0.8%。实验结果还显示,CuO掺杂使得陶瓷变硬,起到硬性添加剂的作用。随着CuO掺杂量的增加,样品的居里点(TC)、正交-四方相变温度(TT-O)、压电常数d33以及机电耦合系数kp均明显降低,而矫顽场显著增加。对于不掺杂的(Na0.66K0.34)NbO3陶瓷,其d33高达107pC/N,该陶瓷优异的压电性能表明,除了具有准同型相界结构的(Na0.5K0.5)NbO3外,(Na0.66K0.34)NbO3也是一种具有研究潜力的无铅压电陶瓷组分。     

(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xLiNbO3系无铅压电陶瓷的微结构和电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xLiNbO3(BNBT6-xLN,x=0～0.03)系无铅压电陶瓷,研究了LiNbO3的引入对BNBT6陶瓷微结构、铁电和压电性能的影响.X射线衍射分析表明,各组分均具有纯的钙钛矿结构.掺入适量LiNbO3可使陶瓷的晶粒变得更均...     

(Na0.55K0.45)1-xLixNb1-xSbxO3压电陶瓷偏离两相共存区的性能研究

使用传统陶瓷烧结工艺制备了(Na0.55K0.45)1-xLixNb1-xSbxO3体系无铅压电陶瓷中偏离两相共存区的0.97(Na0.55K0.45)NbO3-0.03LiSbO3(简记为97KNN-3LS)陶瓷,分析了在不同烧结温度下其结构与电学性能.研究结果表明,当在适当的烧结温度时,该组分陶瓷具有良好的压电与铁电性能,其中,压电常数d33=166pC/N,平面机电耦合系数κP=46.7%,动态电阻R1=63Ω.该体系陶瓷在常温附近具有较高的κP与较低的R1,是一种很有应用前景的无铅压电陶瓷.     

CeO2掺杂制备Ba0.9Ca0.1Ti1-xSnxO3压电陶瓷的结构及电性能

采用传统的陶瓷烧结技术,通过添加0.15%(摩尔分数)CeO2,在1120℃烧结2h,成功制备了新型无铅压电陶瓷Ba0.9 Ca0.1 Ti1-x Snx O3,并且检测了陶瓷样品的微结构和电性能.XRD显示所有陶瓷样品均具有纯的钙钛矿结构,在室温下为典型的四方相,SEM显示适量添加锡离子可以提高陶瓷致密性.在室温下,锡离子改性的BaTiO3基压电陶瓷在x=0.02处显示了优异的压电、介电和铁电性能(d33=276 pC/N,kp=46%,εr=3678,tanδ=2.4%,Pr=18.2μC/cm2,EC=1.12 kV/mm).这些优异的检测结果证实适当添加锡离子能改善BaT iO3基压电陶瓷的电性能.     

烧结温度对0.55Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.45Pb(Zr_(0.3)Ti_(0.7))O_3压电陶瓷性能的影响

0.55Pb(Ni1/3Nb2/3)3-0.45Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(0.55PNN-0.45PZT)组分的弛豫型压电陶瓷因具有较高的压电性能,已被作为制备含金属芯压电陶瓷纤维的材料等使用。为了进一步提高压电陶瓷纤维的电学性能,采用传统固相烧结法制备了0.55PNN-0.45PZT压电陶瓷,研究了烧结温度对材料结构、表面形貌和电学性能的影响。结果表明,在烧结温度为1200℃时,材料的各方面性能较佳:密度为8.12g/cm3,d33=850pC/N,kp=0.62,εr=7317,tanδ=0.033,Qm=41.66。     

（K0.5Na0.5）1-2xSrx（Nb0.94Sb0.06）O3无铅压电陶瓷结构及性能研究

以传统电子陶瓷工艺制备了(K0.5Na0.5)1-2xSrx(Nb0.94 Sb0.06)O3无铅压电陶瓷,研究了适量锶、锑取代对陶瓷结构及电性能的影响. 结果表明,少量的锶、锑取代没有改变(K0.5Na0.5) NbO3陶瓷的相结构,仍为单相正交结构的钙钛矿型铁电体;适量的锶取代使得晶粒大小均匀一致,提高了陶瓷的致密度;锶、锑取代降低了陶瓷的居里温度,但对正交四方相变温度的影响不大,且在0～200℃的温度范围,介电常数几乎不依赖频率的变化而变化;在x=0.008处,得到较好综合性能的陶瓷材料:d33=155pC/N,kp=0.361,Qm=120,Np=2862,Pr=23μC/cm2,Ec=1.4kV/mm,ρ=4.411g/cm3.     

TbDyFe掺杂对(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.08)Sn_(0.02))O_3无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

为获得BCZTS无铅压电陶瓷优良的电性能,通过对其掺杂TbDyFe,采用传统固相烧结法制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.08Sn0.02)O3-x TbDyFe(BCZTS-x TbDyFe)无铅压电陶瓷,分析不同TbDyFe(x=0~0.4wt.%)含量对BCZTS无铅压电陶瓷微结构、压电性能、介电性能和铁电性能的影响,并利用XRD、SEM等方法分析表征样品。结果表明:所有样品均为单一的钙钛矿结构;掺杂TbDyFe后陶瓷的晶粒尺寸变小。由介电温谱可知,掺杂TbDyFe后BCZTS体系出现介电弛豫行为。当掺杂x=0.1wt.%时,无铅压电陶瓷材料的综合性能优异:d33=500 p C/N,kp=40%,εr~5955,tanδ~1.9%,Pr=6.6μC/cm2,Ec=2 k V/cm。     

RTGG法制备(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电织构陶瓷的研究

以NaCl-KCl熔盐法制备出了片状的Bi4Ti3O12微晶模板,选用此模板分别采用干法和湿法流延工艺结合RTGG技术制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3无铅压电织构陶瓷。研究了不同工艺条件下获得的织构陶瓷烧结行为、织构度、显微组织结构和电性能的变化规律。结果表明,(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷的烧成温度范围只有10~20℃,其介电性能、压电性能呈现明显的各向异性,沿垂直于流延方向织构陶瓷的各种电学性能均明显优于平行于流延方向的电学性能,两种流延方法在1150℃烧结所得的(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷在显微组织结构和电性能方面均表现出最强的各向异性,该织构陶瓷的压电常数d33=134pC/N。     

0.94[(Na0.96-xKxLi0.04)0.5Bi0.5]TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3无铅压电陶瓷的压电介电特性

对无铅压电陶瓷0.94[(Na0.96-xKxLi0.04)0.5Bi0.5]TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3的性质随K含量的变化进行了系统研究,获得压电应变常数d33高达185pC/N的0.94[(Na0.80K0.16Li0.04)0.5-Bi0.5]TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷.随着K掺杂量的增加,该陶瓷材料的介电温谱峰值向右明显移动,其介电峰温度明显升高.     

Synthesis and Electrical Properties of Li-modified Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-BaTiO_3 Lead-free Piezoelectric Ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics (1-y)Bi0.5(Na1-xLix)0.5TiO3-yBaTiO3 with x=0-0.125 and y=0.02-0.12 were fabricated by a solid-state reaction process, and their dielectric, piezoelectric and ferroelectric properties were investigated. The results show that the addition of Li+ significantly improves the sintering performance and piezoelectric properties of the ceramics. X-ray diffraction (XRD) patterns indicate that the ceramics possess pure perovskite structure. At room temperature, the ceramics provide hig...     

熔盐法合成Na0.5K0.5NbO3粉体

采用熔盐法在K2CO3和Na2CO3的熔盐（K2CO3／Na2CO3=45／55）中800℃并保温2h的条件下制备出了单相、纯钙态矿型结构的Na0.5K0.5NbO3粉体,运用XRD以及SEM技术对所得粉体进行了相组成及显微结构分析。结果表明：随着盐含量的增加,晶体结构从正交相转变为四方相,晶粒大小先增加而后稍微减小,并且获得较好的介电压电性：ε33^T／ε0（1kHz）=45-264,tgδ=1．5％～2．6％,Tc=402℃,Tτ-o=202℃,d33=88-98pC／N,Qm=465-574,Kp=29．09%～30．47％,在10kHz频率下,介电损耗有一点改变。NKN将有可能成为用于高频下的无铅压电陶瓷之一。     

BaZrO3掺杂对(K0.49Na0.51)0.98Li0.02(Nb0.77Ta0.18Sb0.05)O3无铅压电陶瓷的结构与电性能的影响

采用固相反应法制备了(K_0.49Na_0.51)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃-xBaZrO₃ (NKNLST-xBZ, x = 0~0.020 mol)无铅压电陶瓷, 系统研究了BaZrO₃的掺杂量对陶瓷的压电、介电、机电和铁电性能的影响。结果表明: 随着BaZrO₃掺杂量x的增加, 陶瓷的晶体结构由正交相向四方相转变, 在x=0.005~0.008区间出现正交相与四方相两相共存的区域, 在此区域内陶瓷的晶粒变得细小且均匀, 介电损耗tanδ大幅降低, 压电常数d₃₃和平面机电耦合系数k_p增加。该体系陶瓷的介电常数ε T 33 /ε0则随着BaZrO₃的增加持续增加, 相变温度则向低温方向移动。当x=0.005时, 该组成陶瓷具有最佳的综合性能: 压电常数d33=372 pC/N, 平面机电耦合系数kp=47.2%, 介电损耗tanδ=3.1%, 以及较高的介电常数ε^T₃₃ /ε₀=1470和居里温度T_c=208℃。     

无铅压电陶瓷KNN常压烧结及其电学性能

用常压烧结法制备K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷。研究烧结温度与陶瓷密度和电学性能的关系。研究表明在1065℃~1120℃范围内, 温度对陶瓷的密度有显著影响。当烧结温度为1100℃时, 密度达到4.35 g/cm³ (占理论密度的95%); 1100℃烧结的陶瓷表现出最好的电学性能, 压电常数最大118 pC/N, 相对介电常数最大达538, 介电损耗最小仅4.7%, 剩余极化强度为15.37 μC/cm², 矫顽场为13.16 kV/cm。陶瓷样品在206℃从正交结构转变到四方结构, 居里温度为410℃。     

Sm2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Sm2O3掺杂的(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BCZT)无铅压电陶瓷.借助XRD、SEM等手段对该陶瓷的显微结构与电性能进行了研究.结果表明,Sm2O3的掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度点Tc从85℃提高到95℃.当Sm2O3掺杂量为0.02wt%～0.1wt%时,样品具有典型ABO3型钙钛矿结构.Sm2O3掺杂量为0.02wt%时,所得陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为590 pC/N、0.52、43、1.3%和3372.     

铌钽酸钠钾锂-铟酸铋铁电压电性能的研究

采用传统固相合成法制备了(1-x)(0.97Na_0.5K_0.5NbO₃+0.03LiTaO₃)+xBiInO₃[(1-x)(KNN+LT)+xBI]无铅压电陶瓷, 研究了该体系的晶体结构、压电、铁电与介电性能。结果表明: (1-x)(KNN+LT)+xBI陶瓷的晶体结构在室温下为正交相和四方相两相共存, 随着BI含量的增加, 四方相含量逐渐增多, 居里温度T_c降低, 但是正交四方相转变温度T_o-t呈现升高趋势, 晶格参数逐渐增大。随着BI含量的继续增加, Bi在高温下的挥发导致氧空位的增多, 从而使材料性能下降。在x=0.0015时得到组分的最佳性能, 其居里温度T_c、相转变温度T_o-t、压电常数d₃₃、剩余极化P_r、矫顽场E_c分别达到400℃、126℃、160 pC/N、19.26 μC/cm2和7.75 kV/cm。     

锰掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷制备工艺制备了(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3-xMnO_2压电陶瓷,分析了陶瓷样品的微观组织结构.实验结果表明,随MnO_2掺杂量的增多,陶瓷由四方相转变为正交相,晶粒的均匀性下降并生成K_3LiNb_6O_(17)相.研究了MnO_2不同掺杂量对陶瓷压电性能的影响.结果表明,随锰掺杂量的增加,材料逐渐变"硬",机电耦合系数k_p和压电常数d_(33)逐渐减小,同时Q_m逐渐增大;当MnO_2含量为0.8%(质量分数)时,陶瓷的机械品质因数达到最大,此时陶瓷的压电性能为:k_p=0.34,k_t=0.43,d_(33)=110pC/N,Q_m=401.3.     

0-3型(PZT,KTN)/P(VDF-TrFE)三相铁电复合材料的电学性能

以偏氟乙烯-三氟乙烯（P（VDF-TrFE））共聚物为基体,锆钛酸铅（PZT）铁电颗粒为功能相,钽铌酸钾（KTN）颗粒为增强相,制备了0-3型（PZT,KTN）/P（VDF-TrFE）三相铁电复合材料。利用SEM及EDAX技术,分析了复合材料的显微结构及PZT和KTN相的分布。测试了具有不同KTN 体积分数的复合材料的电性能。实验结果表明:PZT和KTN相的颗粒分布均匀,存在少量的团聚体;随KTN体积分数的增加,三相复合材料的极化漏电流I、介电常数ε_r和介电损耗tanδ增加,压电系数d₃₃降低,而热释电系数p₃先增加后降低,但其d₃₃和p₃均高于具有相同PZT体积分数的PZT/P（VDF-TrFE）两相复合材料。