Zn-B玻璃掺杂的(K0.5Na0.44Li0.06)(Nb0.84Ta0.1Sb0.06)O3陶瓷相变及电学性能研究

研究了Zn-B玻璃掺杂的(K0.5Na0.44Li0.06)(Nb0.84Ta0.1Sb0.06)O3(KNLNTS)陶瓷的制备、相变及电学性能.研究发现,Zn-B玻璃能够有效地促进铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的烧结特性.XRD结果显示Zn-B玻璃掺杂的KNLNTS陶瓷为正交-四方共存结构,随掺杂量的增加正交结构相的含量逐渐增加;并且降低烧结温度能够有效地抑制第二相的产生.介电温谱测试结果显示Zn-B玻璃掺杂的KNLNTS陶瓷其居里温度先降后增在x=0.1时达到最小值.在1050℃保温5 h条件下烧结可以获得最佳的压电性能:d33=197 pC/N,kp=0.37,εr=975,tanδ=0.028.     

MnO2掺杂Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-0.38PbTiO3陶瓷的介电压电性能研究

研究了不同MnO2含量掺杂对Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-0.38PbTiO3压电陶瓷结构和介电压电性能的影响.随着MnO2掺杂量增加,试样的三方相结构特征越来越明显,压电性能明显下降,居里温度附近介电常数εm明显降低;同时,当测试温度大于100℃后,MnO2掺杂试样介电损耗整体明显降低,说明适量的MnO2掺杂能提高BMT-0.38PT陶瓷在高温下的性能稳定性.     

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。     

银掺杂Bi0.5(Na0.825K0.175)0.5TiO3陶瓷的结构与性能

采用传统固相法制备了无铅压电陶瓷Bi0.5(NA0.825K0.175)0.5TiO3+x%Ag2O(BNKTA-x,质量分数x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0,1.5),利用XRD、SEM等测试技术分析表征了该体系陶瓷的结构、压电与介电性能.XRD分析表明,在1 175℃/2 h烧结条件下,当Ag的质量分数低于1.0%时,陶瓷呈单一相的钙钛矿结构.所有陶瓷晶粒大多成四方晶形,晶界明显,表面致密度高,Ag的引入促进了陶瓷晶粒的生长.另外,加入Ag后,陶瓷样品气孔率降低,当Ag的质量分数在0.3%附近时陶瓷的致密性最好.BNKTA-x体系陶瓷具有较好的电学性能:压电常数d33=147 pC/N,机电耦合系数kp=0.31,介电常数εr=1 059,介电损耗tanδ=0.029,机械品质因数Qm=247.     

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。     

(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xBiNiO3无铅压电陶瓷的制备与性能

利用传统固相合成法制备了(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xBiNiO3 ( (1-x)NKN- xBN) 无铅压电陶瓷.采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对其显微结构与性能进行研究.结果表明,该体系所研究组分范围内均能形成典型的ABO3型钙钛矿结构,在x=0.006～0.008间存在准同型相界(MPB).体系主要压电性能在x＝0.008左右获得优化,其压电常数d33和机电耦合系数kp 均达到极大值(分别为135 pC/N和44%), 机械品质因数Qm为122,正交-四方转变温度TO-T和居里温度TC分别为155 ℃和385 ℃.     

(Na,K,Li)(Nb,Sb)O3无铅压电陶瓷的性能

采用传统的固相反应法和普通烧结工艺,制备了A位和B位复合的(Na0.5+xK0.44Li0.06–x)Nb0.95Sb0.05O3(x=0,0.006,0.012)系无铅压电陶瓷样品,并对样品的压电、机电性能进行了研究。结果表明:该陶瓷系列具有很高的压电应变常数(x=0.006时d33=243pC/N)、低的介质损耗(tanδ<2×10–2)、较高的机电耦合系数(x=0.012时,k33=0.632)、高的铁电顺电相变温度(tC约400℃)。这些性能显示了它是一种替代铅基PZT的具有很好应用前景的无铅压电陶瓷。     

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。     

Dielectric Properties and Defect Chemistry of WO3-Doped K0.5Na0.5NbO3 Ceramics

The dielectric properties and conductivity behavior of WO₃-doped K_0.5Na_0.5 NbO₃ ceramics were investigated as a function of temperature (25°C to 600°C) and frequency (40 Hz to 10⁶ Hz). The dielectric loss and direct-current (DC) conductivity of the ceramics depend strongly on the tungsten content. A high-temperature dielectric relaxation near temperature of 500°C was observed and analyzed using the semiempirical complex Cole–Cole equation. The activation energy of the dielectric relaxation was estimated to be ～2 eV and increased with increasing WO₃. The frequency-dependent conductivity can be well described by the universal dielectric response law. The activation energy obtained from the DC conductivity changes from 0.93 eV to 1.49 eV. A possible mechanism for the high-temperature dielectric relaxation and conductivity is proposed based on the activation energy value and defect compensation.     

Effect of the Addition of B2O3 on the Density, Microstructure, Dielectric, Piezoelectric and Ferroelectric Properties of K0.5Na0.5NbO3 Ceramics

Boron oxide (B₂O₃) addition to pre-reacted K_0.5Na_0.5NbO₃ (KNN) powders facilitated swift densification at relatively low sintering temperatures which was believed to be a key to minimize potassium and sodium loss. The base KNN powder was synthesized via solid-state reaction route. The different amounts (0.1–1 wt%) of B₂O₃ were-added, and ceramics were sintered at different temperatures and durations to optimize the amount of B₂O₃ needed to obtain KNN pellets with highest possible density and grain size. The 0.1 wt% B₂O₃-added KNN ceramics sintered at 1,100 °C for 1 h exhibited higher density (97 %). Scanning electron microscopy studies confirmed an increase in average grain size with increasing B₂O₃ content at appropriate temperature of sintering and duration. The B₂O₃-added KNN ceramics exhibited improved dielectric and piezoelectric properties at room temperature. For instance, 0.1 wt% B₂O₃-added KNN ceramic exhibited d ₃₃ value of 116 pC/N which is much higher than that of pure KNN ceramics. Interestingly, all the B₂O₃-added (0.1–1 wt%) KNN ceramics exhibited polarization–electric field (P vs. E) hysteresis loops at room temperature. The remnant polarization (P _r) and coercive field (E _c) values are dependent on the B₂O₃ content and crystallite size.     

工艺条件对KNNT陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备了(K0.5Na0.5)(Nb0.7Ta0.3)O3(KNNT)无铅压电陶瓷。通过XRD、SEM分析方法分别研究了预烧后粉体和烧结后样品的晶体结构和微观形貌,以及预烧、烧结条件对样品性能的影响。结果表明,预烧后的粉体和烧结后的样品的晶体结构分别为四方相和斜方相;在860～920℃预烧,选择合适的烧结温度均可获得性能优异的陶瓷样品。较佳工艺条件为900℃预烧、1180℃烧结,样品d33可达到205pC/N,kp、k33分别为45.9%、60.5%。     

BMN掺杂NBT压电陶瓷的介电特性研究

采用传统陶瓷制备方法,制备了一种新无铅压电陶瓷材料(1-x)Na1/2Bi1/2TiO3-xBi(Mg2/3Nb1/3)O3.研究了Bi(Mg2/3Nb1/3)O3掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、弥散相变与介电弛豫行为的影响.X-射线衍射(XRD)分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有2个介电反常峰Tt和Tm,低掺杂的样品低频介电常数在居里温度以上异常增加.该体系陶瓷表现出与典型弛豫铁电体明显不同的弛豫行为.根据宏畴-微畴转变理论探讨了该体系陶瓷产生介电弛豫的机理.     

锂掺杂对K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷电性能的影响

采用固相法制备了Li掺杂K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷,即K0.5Na0.5NbO3+x/2%Li2CO3(KNN-xL)。研究了不同Li摩尔分数(x分别为0,0.25,0.50,0.75,1.00,1.50)样品的物相组成、显微结构及电性能。结果表明,室温下所有样品都具有正交相的钙钛矿结构。随着Li摩尔分数的增加,样品的压电常数d33、平面机电耦合系数kp、机械品质因数Qm及密度ρ都先升高后降低,介电损耗tanδ普遍比未掺杂的低,当x=0.5时综合性能达到最优,即d33=122pC/N,kp=41%,Qm=115,εr=548,tanδ=0.022,ρ=4.32g/cm3。另外正交到四方相变温度逐渐降低,居里温度逐渐升高。     

铌酸钾钠陶瓷的低温制备及其介电性能分析

以柠檬酸为配位剂与金属离子配合,水作为溶剂,乙二醇为酯化剂,通过聚合物前驱体法制备(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷.采用XRD和失重-差热(TG-DSC)研究了(K0.5Na0.5)NbO3晶相的形成过程,用SEM对所制得粉体和陶瓷的表面形貌进行了分析.结果表明,凝胶前驱体在加热过程中先反应生成NaNbO3和K2Nb8O21,然后二者固相反应形成K0.5Na0.5NbO3.所得粉体的粒径约为φ400 nm,呈柱状.1 100℃所得陶瓷较致密,在0.1 MHz时的介电常数和介电损耗分别为405和0.036.所制备陶瓷在183℃和375℃时发生相变,其中375℃对应的相变为铁电相变.     

LiSbO3掺杂NBT-KBT无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了LiSbO3掺杂0.8(Na0.5 Bi0.5) TiO3-0.2(K0.5Bi0.5)TiO3(简称NBT-KBT-LS)无铅压电陶瓷,研究了LS的不同摩尔分数掺杂(0≤x≤1.50％)对样品的显微结构及电性能的影响.结果表明,所制备的NBT-KBT-LS陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构,LS的掺入促进了晶粒的长大,但由于Bi3+与Na+的挥发,导致块状晶粒的出现.掺杂一定量的LS,陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、剩余极化强度Pr与矫顽场Ec均增大,表现出“软硬双性”的掺杂作用.当x=0.75％时,材料的性能最佳:d33=154 pC/N,kp=0.268,Qm =107.     

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。