微波水热辅助法制备铌酸钾钠基无铅压电陶瓷

以Nb2O5、NaOH和KOH为原料,采用微波辅助水热法,在起始摩尔比n（NaOH）：n（KOH）=1.4：4.6、200℃反应30min,制备（K0.45Na0.55）NbO3（KNN）粉体,系统研究烧成温度对KNN陶瓷性能的影响。研究表明,在1090℃保温2h获得的纯KNN陶瓷具有较好的性能：体积密度ρV=4.23...     

无铅压电陶瓷铌酸钾钠的常压烧结及其电学性能

用常压烧结方法制备了Na0.5K0.5NbO3(NKN)无铅压电陶瓷.研究了烧结温度与NKN陶瓷的密度、结构以及电学性能的关系.结果表明:NKN陶瓷与KNbO3相似为正交结构,烧结温度超过1 080 ℃时,出现无压电性第二相.在很小的温度范围内(1020～1100 ℃)烧结体密度有显著不同,当烧结温度为1 080 ℃时,NKN陶瓷烧结密度达到最大值(4.22 g/cm3,相对密度为92%).经1 060℃烧结的NKN陶瓷其压电常数最高,达到122 pC/N;Curie温度为409 ℃;矫顽场为9 kV/cm;剩余极化强度为15 μC/cm2.     

氧化铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响

用传统固相反应法制备了结构致密的铌酸铋钾钠[(Na0.5K0.5)1-3xBixNbO3,0≤x≤0.05]无铅压电陶瓷,研究了掺杂氧化铋(Bi2O3)对铌酸钾钠(Na0.5K0.5)NbO3(NKN)晶体结构和压电性能的影响.结果表明:当Bi2O3含量x＜0.02时,能得到具有纯钙钛矿结构的(Na05K0.5)1.3xBixNbO3陶瓷.最佳烧结温度随Bi2O3含量的增加而升高,与纯铌酸钾钠陶瓷相比,样品密度显著提高.Bi2O3掺杂量对铌酸钾钠的压电性能有很大影响,其压电常数(d33),机电耦合系数(kp,kt)随Bi2O3含量的增加先升高而后降低,并在x=0.01时达到最大值,机械品质因数(Qm)有明显提高.实验表明:当x=0.01时,(Na0.5K0.5)1-3BixNbO3无铅压电陶瓷的密度达4.42g/cm3,表现出优异的压电性能:d33=154×10-6C/N,kp=45%,kt=46%,介电损耗tanδ=3.5%,相对介电常数ε=598,Qm=138.     

铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷结构和性能的影响

用常压烧结法制备铋掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷(K0.5Na0.5)1-3xBixNbO3(KNBN)。研究不同铋掺杂量对KNN陶瓷结构、形貌、致密度及电学性能的影响。结果表明:在1 120℃烧结的含铋量为1%(摩尔分数)的陶瓷表现出最好的铁电和压电性能及较好的介电性能,即压电常数最大121pC/N,P-E回线形状达到饱和,且剩余极化为12.67μC/cm2,矫顽场Ec为13.58kV/cm,介电常数为575,损耗为5.82%(频率为1kHz)。陶瓷样品在131℃从正交结构转变到四方结构,Curie温度为400℃。     

流延法制备铌酸钾钠无铅压电陶瓷的工艺研究

以Na2CO3,K2CO3,Nb2O5等为原料,采用固相法合成了K0.5Na0.5NbO3的粉体,并以此粉体为主要原料,添加适量的分散剂、粘结剂及除泡剂制备浆料,采用流延法制备K0.5Na0.5NbO3膜片,研究了K0.5Na0.5NbO3固相含量、分散剂、粘结剂及除泡剂的种类及含量对流延浆料流延性能和对K0.5Na0.5NbO3陶瓷的影响。实验结果表明:流延膜的厚度在0.3mm时,选用三乙醇胺作分散剂效果最好,当固相含量在55wt%时,分散剂用量在2%时浆料的粘度为2000mPa.s,适合于流延工艺;粘结剂PVB的含量在8%时膜片强度较高。     

BiFeO_3掺杂改性铌酸钾钠无铅压电陶瓷

采用传统固相法制备了(1–x)(K0.5Na0.5)NbO3-xBiFeO3[(1–x)KNN-xBF]无铅压电陶瓷,研究了不同BF含量(x=0,0.175%,0.5%,1%,2%,3%,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能。结果表明:当x≤3%时,得到了纯钙钛矿结构的(1–x)KNN-xBF陶瓷。与纯KNN相比,在0x≤1%时,(1–x)KNN-xBF样品的密度(ρ)、压电常数(d33)、平面机电耦合系数(kp)和机械品质因子(Qm)都显著增大;当1%x≤3%时,ρ,d33,kp和Qm又迅速降低;在x=1%时达到最大值。x=1%时,(1-x)KNN–xBF材料的综合性能最好,其中ρ=4.42g/cm3,d33=172pC/N,kp=0.45,介电损耗tanδ=0.021,相对介电常数εr=759和Qm=138;同时表现出较好的抗老化性能。     

铌酸钾钠基无铅压电材料的水热法制备和结构调控

采用水热合成法分成铌酸钾钠(KNN),研究了水热起始碱浓度、反应温度以及添加剂种类和浓度对其晶体结构与形貌的影响。研究结果表明:当起始碱浓度比大于或小于1时,KNN晶粒以台阶式生长形成方块晶粒,而碱浓度比接近1时,KNN晶粒细化并大量团聚成球形;当倾向形成富钠型KNN时,铌酸钠长成了纳米棒。当水热反应温度低于200℃时,得到的晶体产物是水热反应的中间产物,经过后续热处理可直接转化为KNN结晶物;添加不同浓度(1~10g/L)的添加剂聚乙二醇400(PEG400)、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、乙二胺四乙酸(EDTA)后,均能得到KNN结晶体,但对KNN晶粒形貌影响较大,添加5g/L的PEG400可以抑制晶粒团簇,得到良好分散性且晶体形貌规则的KNN纳米晶颗粒。     

铌酸钾钠无铅压电陶瓷水系流延浆料的工艺研究

模版晶粒生长技术制备织构化铌酸钾钠无铅压电陶瓷是提高其压电性能的重要途径,为了获得较高的织构度,水系流延浆料的制备是关键技术.本研究以固相法合成的铌酸钾钠粉体和片状Nb2O5模板晶粒为固含量,以去离子水为溶剂,研究不同含量的分散剂、粘结剂和增塑剂对流延浆料性能的影响.研究结果表明,当粉体固含量为55wt％,分散剂PVP含量为5.5wt％,粘结剂苯丙乳液含量13.5wt％,增塑剂丙三醇含量为5.5wt％时,制备的流延浆料粘度适中,流延后可制得表面光滑、质地均匀、塑性较好、可任意卷曲的流延膜片.     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的掺杂

采用传统陶瓷制备方法制备KNN-STO陶瓷,研究了SrTiO3对KNN陶瓷材料晶体结构和介电性能的影响。SrTiO3的加入极大地改善了KNN压电陶瓷的烧结性能,在常压条件下得到的陶瓷的实际密度占理论密度的97%以上。随着立方相SrTiO3的加入,KNN基陶瓷的相结构由正交相转变为假立方相,同时压电也使得KNN基压电陶瓷的介电性能大大提高,介电损耗降低,频率稳定性增强,并表现出驰豫性铁电体的特征。     

锂掺杂KNN-BNKT无铅压电陶瓷性能研究

采用液相包覆法制备了结构致密的铌酸钾钠基[(K0.5Na0.5NbO3-K0.1Na0.4Bi0.5TiO3)-xLiNbO3,0≤x≤0.02]无铅压电陶瓷,研究了掺杂Li+对铌酸钾钠钛酸铋钾钠K0.5Na0.5NbO3-K0.1Na0.4Bi0.5TiO3(KNN-BNKT)晶体结构和压电、介电性能的影响。结果表明:当Li+含量在x取0～0.010(摩尔分数)时,陶瓷样品均形成了均一的钙钛矿型结构。Li+掺杂量对陶瓷压电、介电性能有很大的影响,其压电常数(d33)随着Li+掺杂量的增加先升高后降低,并在x=0.010的时候取得最大值。实验表明:当x=0.01时,(K0.5Na0.5NbO3-K0.1Na0.4Bi0.5TiO3)-xLiNbO3无铅压电陶瓷表现出较好的压电性能:d33=173pC/N,相对介电常数εr=620.745,介电损耗tanδ=0.0132,kp=27.35%,kt=26.34%,Qm=48.97。     

(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-CaZrO_3基无铅压电陶瓷的相结构和压电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xCaZrO3(简称KNN-CZ)无铅压电陶瓷。分析了陶瓷样品的相结构组成。测试结果表明:所有陶瓷样品均为钙钛矿相,未发现其它晶相。随着CaZrO3含量的增加,(1-x)KNNxCZ陶瓷的相结构由正交相转变为四方相,最后变为立方相。研究了不同CaZrO3含量对压电性能的影响,实验表明:当CaZrO3含量为0.05mol时,压电常数d33和径向机电耦合系数kp分别达到了最大值196pC/N和0.35。(1-x)KNNxCZ(x=0.05)陶瓷的压电性能展现了良好的温度稳定性和经时稳定性,这些结果表明(1-x)KNN-xCZ(x=0.05)陶瓷是一种优良的无铅压电备选材料。     

制备工艺对0.95(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-0.05CaZrO_3基无铅陶瓷压电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3无铅压电陶瓷。研究了烧结温度和极化工艺对陶瓷压电性能的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的体积密度增大,在1170℃时达到最大值,同时d33和kp,在此温度也分别达到他们的最大值210pC/N和0.40。极化工艺对0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的压电性能有明显的影响,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的最佳极化温度是70℃,最佳极化电场是4kV/mm。     

Ta掺杂和烧结气氛对KNN基无铅压电陶瓷的微观结构和压电性能的影响

为了探究掺杂以及不同烧结气氛对陶瓷的微观结构以及压电性能的影响.通过传统固相法制备并分别在空气和还原气氛条件下烧结了0.96K0.48Na0.52Nb(1-x)TaxO3-0.04BaZrO3-0.3％MnCO3陶瓷.研究表明:不同气氛烧结的陶瓷均为纯钙钛矿结构,陶瓷相结构为菱方相与正交相共存,且Ta的掺杂抑制了氧空位...     

Li含量对KNNLTSBZ无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统固相法制备了(K0.49Na0.51)1-x Lix(Nb0.77Ta0.18Sb0.05)O3-0.005BaZrO3(x=0.02~0.06,KNNLTSBZx)无铅压电陶瓷。用X射线衍射、扫描电子显微镜及精密阻抗分析仪分析了Li含量(x)对样品的晶相组成、显微结构、压电及介电性能的影响。发现:所研究的组成范围内,陶瓷样品均具有纯的钙钛矿晶体结构;随着Li含量(x)的增加,室温样品的晶体结构由正交相逐渐向四方相转变,Curie温度(TC)向高温方向移动,而正交-四方相变温度(To-t)则向低温方向变化,且当x≥0.04时,To-t已经移到室温以下,0.04≤x≤0.06范围为陶瓷的正交-四方共存的多型相转变组成,当x=0.04时,陶瓷具有最佳的压电、介电性能:压电常数d33=240pC/N,平面机电耦合系数kp=44.7%,相对介电常数εT33/ε0=2 090,介电损耗tanδ=2.7%。     

铌酸钾钠基陶瓷研究现状及应用

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷成为近些年来最具讨论性和研究性的压电陶瓷体系之一.传统的陶瓷工艺难以获得致密性良好的陶瓷体,且生产工件成本高.因此,研究者常用掺杂改性来优化其压电性能.笔者综述了就晶体结构和显微结构而言对铌酸钾钠基压电陶瓷电学性能的影响、研究现状和应用,最后对现阶段存在的问题和未来发展趋势做了归纳.     

MgO掺杂铌酸钾钠基晶体材料的制备、结构及性能

采用无籽固相晶体生长法制备MgO掺杂的K_0.5Na_0.5NbO₃基无铅压电单晶。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和压电铁电测试仪等研究了MgO掺杂对K_0.5Na_0.5NbO₃基晶体的生长、微结构和压电铁电性能的影响。结果表明:添加MgO后,仍可采用无籽固相晶体生长法制备出K_0.5Na_0.5NbO₃基单晶;MgO的加入没有明显改变K_0.5Na_0.5NbO₃基单晶的晶体结构,MgO溶入铌酸钾钠晶格形成了均匀的固溶体;适量MgO的添加有利于提高K_0.5Na_0.5NbO₃基单晶的压电和铁电性能、降低介电损耗,当MgO的掺杂量为0.6%(质量分数)时,K_0.5Na_0.5NbO₃基单晶的压电常数d_3...     

微波水热法制备(1-x) K0.55Na0.45NbO3-xLiSbO3系无铅压电陶瓷

以分析纯NaOH,KOH,Li2CO3,Nb2O5,Sb2O3等为原料,采用微波水热法合成(1-x)K0.55Na0.45NbO3-xLiSbO3(KNNLS,x =0.03～0.07mol)粉体,分析了粉体的晶体结构与形貌.以该粉体制备压电陶瓷,系统研究了LiSbO3含量对压电陶瓷结构与性能的影响.研究结果表明:微波水热法在220℃下保温30min可以合成具有纯正交钙钛矿结构的KNNLS(x=0.03～0.07)粉体,粉体呈立方状,尺寸约0.5～1μm.利用该粉体制备的压电陶瓷结构致密,晶粒大小分布均匀.当x=0.05时,该组成陶瓷具有最佳的综合压电性能:压电常数d33=110 pC/N,平面机电耦合系数kp=0.29,介电常数εT33/ε0=466,介质损耗tanδ =1.4％以及机械品质因素Qm=107.     

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。     

微波水热温度对KNLNS粉体及陶瓷晶体结构与性能的影响

采用微波水热法制备了(K0.5005Na0.4275Li0.05)(Nb0.95Sb0.05)O3(KNLNS)无铅压电粉体,研究了不同微波水热温度条件下合成KNLNS粉体并以此粉体制备的陶瓷的晶体结构、显微形貌和介电性能.研究结果表明:当粉体合成温度为180℃时,粉体及陶瓷均不具有纯钙钛矿晶体结构,介电性能不佳;合成温度高于190℃,粉体及陶瓷均具有正交纯钙钛矿结构,粉体形貌呈立方状.合成温度高于200℃,对粉体及陶瓷的晶体结构和介电性能影响较小.