0.96(K_(0.49)Na_(0.51–x)Li_x)(Nb_(0.97)Ta_(0.03))O_3–0.04Bi_(0.5)Na_(0.5)ZrO_3无铅压电陶瓷的结构与电性能

采用固相法制备0.96(K_(0.49)Na_(0.51–x)Li_x)(Nb_(0.97)Ta_(0.03))O_3–0.04Bi_(0.5)Na_(0.5)ZrO_3(0.96KNNTL_x–0.04BNZ,x=0.00,0.01,0.02,0.03,0.04)无铅压电陶瓷,研究Li掺杂量对0.96KNNTLx–0.04BNZ陶瓷相结构、微观形貌和电性能的影响。结果表明:0.96KNNTLx–0.04BNZ陶瓷为纯钙钛矿结构,随着Li掺杂量x的增加,陶瓷由正交–四方两相共存逐渐转变为四方相。在x≤0.01时,陶瓷为正交–四方两相共存的多型相转变(polymorphic phase transition,PPT)结构;当x≥0.02时,陶瓷转变为四方相结构。在PPT向四方相转变的组成边界(x=0.02)处,陶瓷具有优异的电性能:压电常数d33=335 p C/N,机电耦合系数kp=38.40%,机械品质因数Qm=43,介电常数εT33/ε0=1 350,介电损耗tanδ=2.70%,剩余极化强度Pr=23.50μC/cm2,矫顽场Ec=1.52 k V/mm,Curie温度TC=325℃。分析了组成x=0.02的陶瓷在不同温度和不同频率下的交流阻抗谱,表明晶粒和晶界对电传导机制共同起作用,介电弛豫激活能与高温下氧空位移动的激活能相吻合,Erelax=1.15 e V。     

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。     

Co_2O_3掺杂对Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))(Zr,Ti)O_3压电陶瓷电学性能及介电弛豫的影响

采用氧化物粉末固相烧结法制备Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))0.5(Zr_(0.3)Ti_(0.7))0.5O_3–w Co_2O_3(0.5PNN–0.5PZT–w Co)压电陶瓷。研究了Co_2O_3掺杂含量对0.5PNN–0.5ZT压电陶瓷相结构、显微组织、电学性能及介电弛豫的影响。结果表明:Co~(3+)掺杂进入主晶体结构中占据了B位。当0.2%≤w≤0.8%(质量分数)时,样品为单一稳定的钙钛矿结构,存在准同型相界;通过修正Curie–Weiss定律,较好地描述了陶瓷弥散相变的特征,弥散相变系数γ随着Co_2O_3掺杂量的增加,先增加后减小,当w=0.4%时,γ达到最大值,表明样品的介电弛豫特征更为明显。样品具有最佳的综合电学性能,压电常数d33=675 p C/N,机电耦合系数kp=60%,介电常数εr和介电损耗tanδ分别约为5 765和1.16%,说明介电弛豫行为与电学性能相关。     

K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)(Nb_(1–x)Sb_x)O_3压电陶瓷的制备与性能

采用微波烧结法制备了锑掺杂改性K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)NbO_3(KLNN)压电陶瓷,研究了锑掺杂量(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)对陶瓷的微观结构、表面形貌、介电性能、压电性能和铁电性能的影响。结果表明:在掺杂范围内,各组分的陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构,结晶良好,晶粒均匀,说明金属锑在KLNN晶格中可以形成均匀固溶体,改善了KLNN基无铅压电陶瓷的微观结构,提高了其压电性能和铁电性能。在x=0.06时,K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)(Nb_(0.94)Sb_(0.06))O_3陶瓷样品的Curie温度介电常数峰(ε_r)、单向电致应变(ε)、压电系数(d_(33))均达到最大值,分别为ε_r=5 557,ε=0.08%,d_(33)=208 pC/N。     

Zn1-xCax(Ti0.6Zr0.4)Nb2O8陶瓷的微波介电性能

采用传统固相反应法制备Zn_(1–x)Ca_xTi_(0.6)Zr_(0.4)Nb_2O_8(x=0.05,0.10,0.20,0.30)微波介质陶瓷,研究了不同Ca~(2+)取代量对Zn_(1–x)Ca_xTi_(0.6)Zr_(0.4)Nb_2O_8陶瓷的物相组成、显微结构及微波介电性能的影响,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和网络分析仪等对其晶体结构、微观形貌及微波介电性能进行表征。结果表明:Ca~(2+)取代Zn~(2+)会导致Ca Nb_2O_6第二相的形成,且随Ca~(2+)含量的增加,ZnTiNb_2O_8相含量减少;Ca Nb_2O_6相的含量增加,导致Zn_(1–x)Ca_xTi_(0.6)Zr_(0.4)Nb_2O_8陶瓷的介电常数和品质因数减小,谐振频率温度系数向正方向移动。当x=0.3时,Zn_(1-x)Ca_xTi_(0.6)Zr_(0.4)Nb_2O_8陶瓷在1 140℃烧结并获得最佳微波介电性能:ε_r=30.42,Q×f=47 280 GHz,τ——f=–25.37×10~(–6)/℃。     

钙–硼共掺铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的微波制备及性能

采用传统固相技术和微波技术合成铌酸钾钠基陶瓷(Na_(0.535)K_(0.48))Nb_(0.91)Sb_(0.09)O_3 (NKNS)粉体,用微波技术合成的粉体为原料,分别采用传统烧结和微波烧结制备(Na_(0.535)K_(0.48))Nb_(0.91)Sb_(0.09)O_3+x%CaO–B_2O_3 (NKNS–x CB)陶瓷样品,并研究了掺杂剂含量、两种烧结工艺对陶瓷相结构和性能的影响。结果表明:在相同温度下,微波技术合成NKNS陶瓷粉体所用的时间是传统固相技术所用时间的1/6。与传统烧结相比,微波烧结使NKNS–x CB陶瓷的烧结时间缩短3/4,且在相同的温度下微波烧结的样品具有较高的致密度和较好的电学性能。x=0.50的陶瓷样品在1 020℃微波烧结30 min具有优异的电学性能:d_(33)=225 pC/N,k_p=40.2%,ε_r=647。表明微波技术是一种很有应用前景的NKN基陶瓷制备技术。     

Co_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

以传统固相烧结合成法制备出Co_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3-xCo_2O_3(BCZT-xCo,x=0~0.15 wt%)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及其他分析方法研究Co_2O_3掺杂量对制备的BCTZ无铅压电陶瓷的压电性能、介电性能、相组成以及微观结构的影响。结果表明,所有样品均具有纯钙钛矿相结构。随着Co_2O_3掺杂量的增加,晶粒尺寸、介电损耗tanδ、压电系数d_(33)和平面机电耦合系数k_p逐渐减小,而介电常数ε_r逐渐增加。当x=0 wt%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳压电性能:d_(33)=420 pC/N,k_p=40%;x=0.15%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳介电性能:ε_r=5,100,tanδ=1.4%。     

(Mg4-xLi2x)(Nb1.92V0.08)O9陶瓷微波介电性能

采用固相合成法制备了(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9系列微波介质陶瓷。通过XRD、SEM以及HP网络分析仪等测试手段对其烧结特性、晶体结构和微波介电性能进行了系统研究。结果表明:x<0.3时形成了(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9固溶体;x≥0.3时,除主相(Mg_(4-x)Li_(2x))(Nb_(1.92)V_(0.08))O_9外,还有少量第二相Li3Mg2NbO6生成。微波介电常数ε随x的增大持续升高,品质因数Q则先增大后减小。x=0.2,950℃,5h烧结样品的微波介电性能达到最佳:ε=12.7,Q.f=14078GHz(f0=8GHz)。     

Na0.5Bi0.5TiO3–K0.5Bi0.5TiO3–BaTiO3–SrTiO3陶瓷的准同型相界与电性能

采用固相法制备了 Na0.5Bi0.5TiO3–K0.5Bi0.5TiO3–BaTiO3–SrTiO3（NBT–KBT–BT–ST）陶瓷,该体系是按（1–2x）（0.8NBT–0.2KBT）–x（0.94NBT–0.06BT）–x（0.74NBT–0.26ST） （x = 0.10、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45）组合而成的,研究了该系陶瓷的结构与电性能。结果表明：所有样品都处于三方–四方准同型相界区域。该系陶瓷在准同型相界附近表现出了优异的压电性能,压电常数 d33、机电耦合系数 kp和剩余极化强度 Pr随 x 的增加先升高后降低,其中 x=0.35 陶瓷的电性能最佳：d33= 210 pC/N,kp= 0.319,Pr= 39.3 μC/cm2,Ec= 20.2 kV/cm,是一种良好的无铅压电陶瓷候选材料。依据准同型相界组成的线性组合规律来寻找具有优异压电性能的 NBT–KBT–BT–ST 陶瓷准同型相界组成是可行的。     

Pb（Zn1／3Nb2／3）O3基陶瓷固相反应中的相变过程

用两次合成工艺,按Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(PZN)的化学计量比合成的陶瓷为一种立方焦绿石相和PbO的混合物,其中立方焦绿石相为主晶相。该焦绿石结构的分子式为Pb_2ZnNb_2O_8,Fd3m空间群,Z=6,α=10.62(?)。在PZN基陶瓷中引入钙钛矿结构的子晶(如BaTiO_3),将促进其周围的Pb_2ZnNb_2O_8与PbO结合,形成钙钛矿结构的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3。     

Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_3二元系陶瓷的介电性质和钙钛矿相的形成机制

制备 Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(PZN)基陶瓷电容器,最主要的问题是形成有害于介电性质的焦录石相。实验表明,固相反应法很难合成钙钛矿结构的 PZN 陶瓷,于1000经固相反应的产物是含立方焦录石的混合物,在 PZN 中添加0.53mol 的 PFW,试样中的钙钛矿相超过97%。通过对 Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_3(PFW)结晶化学和烧结机理的分析,证明在 PZN 中添加 PFW 能减少或抑制焦录石的形成。本文报导了 PZN-PFW 二元系陶瓷的相关系和介电性质,探讨了钙钛矿相的形成机理。     

CuO掺杂对ZnZrNb_2O_8微波介质陶瓷性能的影响

以分析纯的ZnO、ZrO_2、CuO及Nb_2O_5为原料,采用传统固相法制备了Zn_(1–x_Cu_xZrNb_2O_8(ZCZN,x=0.00–0.05)微波介质陶瓷,研究了不同CuO添加量对ZCZN陶瓷的烧结性能、显微结构、相组成以及微波介电性能的影响,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和网络分析仪等对其微观结构、形貌以及微波介电性能进行表征。结果表明:CuO的添加能有效降低ZnZrNb_2O_8陶瓷的烧结温度,提高其品质因数和介电常数。当x=0.03时,陶瓷可在1 200℃烧结并获得最佳微波介电性能:介电常数ε_r=30.1,品质因数Q×f=53 037 GHz,频率温度系数τ_f=–57.21×10~(–6)/℃。     

CuO掺杂对ZnZrNb_2O_8微波介质陶瓷性能的影响EI北大核心CSCD

以分析纯的ZnO、ZrO_2、CuO及Nb_2O_5为原料,采用传统固相法制备了Zn_(1–x_Cu_xZrNb_2O_8(ZCZN,x=0.00–0.05)微波介质陶瓷,研究了不同CuO添加量对ZCZN陶瓷的烧结性能、显微结构、相组成以及微波介电性能的影响,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和网络分析仪等对其微观结构、形貌以及微波介电性能进行表征。结果表明:CuO的添加能有效降低ZnZrNb_2O_8陶瓷的烧结温度,提高其品质因数和介电常数。当x=0.03时,陶瓷可在1 200℃烧结并获得最佳微波介电性能:介电常数ε_r=30.1,品质因数Q×f=53 037 GHz,频率温度系数τ_f=–57.21×10^(–6)/℃。     

La~(3+)掺杂对CaBi_2Nb_2O_9压电陶瓷结构与电学性能的影响

采用传统固相法制备Ca_(1-x)La_xBi_2Nb_2O_(9 )(CBN-x La,x=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了La~(3+)掺杂对Ca Bi_2Nb_2O_9陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电性能、压电及铁电性能以及高温导电机制的影响。结果表明,适量的La~(3+)取代Ca~(2+)优化了晶体结构,细化晶粒,通过施主掺杂降低了氧空位,有效地改善了Ca Bi_2Nb_2O_9陶瓷的电性能。其中Ca_(0.92)La_(0.08)Bi_2Nb_2O_9是最优组分,获得压电性能d_(33)、Curie温度T_C和剩余极化强度2P_r分别为11.7 p C/N、905℃和9.51μC/cm~2,并且在550℃条件下的tanδμ为3.87%,退火处理后,所有组分样品在800℃条件下均保持较稳定压电性能。复阻抗谱表明阻抗是由晶粒晶界共同作用,导电机制与氧空位有密切关系,且La~(3+)能有效提高高温电阻率,使得其在高温传感器中具有应用潜力。     

非化学计量比铌酸锌微波介电陶瓷的低温烧结行为

采用固相烧结工艺制备低损耗、非化学计量比Zn_(1.01)Nb_2O_6微波介电陶瓷。研究了添加不同量的Li_2CO_3–B_2O_3–V_2O_5(LBV)对Zn_(1.01)Nb_2O_6陶瓷烧结温度、表面形貌以及微波介电性能的影响。结果表明:LBV作为助烧剂,在陶瓷烧结过程中产生了液相,当添加剂含量大于1.5%(质量分数)时,LBV与基体陶瓷发生了化学反应。液相的产生、副相LiZnNbO_4的形成以及V~(5+)的扩散共同改善了陶瓷的烧结行为,使烧结温度由1 175℃低至950℃。LBV加入到基体陶瓷后对微波介电性能影响较小。当LBV添加量为1.0%,并在950℃保温4 h后,Zn_(1.01)Nb_2O_6陶瓷微波介电性能最优:ε_r=20.6,Q×f=90 472 GHz,τ_f=–85.9×10–6℃~(–1)。     

Mn掺杂对Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷结构和微波性能的影响研究

移动通讯技术的迅猛发展促进了微波陶瓷技术的进步,Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3基复合钙钛矿微波陶瓷得到了广泛关注。以Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3为基体材料,通过掺入Mn替代少部分高温易挥发的Co,XRD和Raman结果表明,掺入Mn可显著地提高Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷B位阳离子的1∶2有序度,进而提高其微波性能。且随着掺入量的增大,有序度呈现先增后减的趋势,最高为~36%。当Mn掺杂量(x)为0.015时,Ba[(C_(o0.985)Mn_(0.015))_(1/3)Nb_(2/3)]O_3陶瓷在1380℃烧结6 h可获得最佳微波性能:ε_r=31.18,Q×f=31779 GHz,τ_f=-2.35 ppm/℃。     

铌酸铋锶基铋层状结构复相陶瓷的介电弛豫性能

采用分步固相烧结工艺制备(1–x)SrBi_2Nb_2O_9–xN_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(SBN–NBT)铋层状结构复相无铅压电陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及介电和压电测试系统等对陶瓷样品的相结构、微观形貌和电性能进行表征。结果表明:样品均形成了钙钛矿结构(BLSF)相与铋层状结构相两相共存的复相结构,铋层状结构相随NBT引入量增多由SBN逐渐转变为2层与3层BLSF插层结构相,再转变为3层铋层状相。随着NBT组分增加,相变峰向高温移动,铁电–顺电相变峰值介电常数随之减小,相应的介电峰半高宽弥散度增大,铁电–顺电相变弥散程度增强。当x=0.4时,样品弥散因子γ达到1.95,表现出典型的弛豫铁电体相变特征;当x=0.1时,样品电性能达到最佳值:Curie温度TC、室温介电常数和d33分别达到474℃、177和13 p C/N。     

Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9-xCaTiO_3铋层状陶瓷的结构与性能

采用传统固相法制备Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9-x mol%CaTiO_3(NKBN-CT,x=0,0.7,1.0,2.0,3.0,4.0)铋层状无铅压电陶瓷材料。本文系统研究了CaTiO_3掺杂对Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷材料样品均为单一的铋层状结构。随着CaTiO_3掺量的增加,Curie温度T_c呈增高趋势(653~665°C),压电常数d_(33)先增大后减小;当x=1.0时,样品的电性能达到最佳值,即d_(33)=25pC/N,介电损耗tanδ=0.42%,机械品质因数Q_m=2845,T_c=659℃。退极化研究表明NKBN-CT陶瓷样品的压电性能具有良好的热稳定性,说明CaTiO_3掺杂改性Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9基系列陶瓷具有高温领域应用的潜力。     

La^(3+)掺杂对CaBi_(2)Nb_(2)O_(9)压电陶瓷结构与电学性能的影响EI北大核心CSCD

采用传统固相法制备Ca1-xLaxBi_(2)Nb_(2)O_(9)(CBN-xLa,x=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了La^(3+)掺杂对CaBi_(2)Nb_(2)O_(9)陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电性能、压电及铁电性能以及高温导电机制的影响.结果表明,适量的La^(3+)取代Ca^(2+)优化了晶体结构,细化晶粒,通过施主掺杂降低了氧空位,有效地改善了CaBi_(2)Nb_(2)O_(9)陶瓷的电性能.其中Ca0.92La0.08Bi_(2)Nb_(2)O_(9)是最优组分,获得压电性能d33、Curie温度T_(C)和剩余极化强度2Pr分别为11.7 pC/N、905℃和9.51μC/cm^(2),并且在550℃条件下的tanδ为3.87%,退火处理后,所有组分样品在800℃条件下均保持较稳定压电性能.复阻抗谱表明阻抗是由晶粒晶界共同作用,导电机制与氧空位有密切关系,且La^(3+)能有效提高高温电阻率,使得其在高温传感器中具有应用潜力.     

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。