(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷的烧结特性和压电性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征.制备的(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷为单一的钙钛矿结构,室温下其相结构随LiNbO3含量增加逐渐由正交相向四方相转变,显微结构也由于LiNbO3含量的不同而表现出很大差异.与(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷相比,(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷的烧结温度降低,烧结特性得到改善. (K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷表现出优越的压电性能,其中0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3(x=0.06)陶瓷的压电常数d33达到205pC/N,机电耦合系数kp为40.3%,kt达到49.8%.     

溶胶-凝胶法制备(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3陶瓷的性能

测量了使用溶胶-凝胶工艺制备的 (Bi0.5Na0.5)1- xBaxTiO3(x=0,0.02,0.04,0.06)系无铅 压电陶瓷的介电、压电和弹性参数.研究发现,该工艺制备的 (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷具有 此系列最强的压电性能, 与传统工艺制备的该类压电陶瓷相比, 溶胶-凝胶工艺制备的 (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷具有压电常数( d33=173× 10- 12C/N)、机电耦合系数( kt=56%, kp= 26%)、泊松比(ν =0.3)提高; 频率常数( Nt=2250Hz· m, Np=2810Hz· m)、退极化温度( Td= 75℃)降低以及介电常数(εTr33=820)、介电损耗( tgδ=3.9%)稍大的特点.     

(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。     

一种改性铌酸盐系无铅压电陶瓷的合成与特性研究

K0.5Na0.5NbO3(KNN)系铌酸盐是一类可能替代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷.利用Ta和Sb掺杂或者取代KNN中的相关离子,在陶瓷的准同型相界(MPB)处显现出高的压电和介电性能.利用传统技术制作出一种新的致密度较高的无铅压电陶瓷(1-x)(K0.5Na0.5)(Nb0.96Sb0.04)O3-xLiTaO3(简记为KNNS-LT).所有的组分在MPB处都存在纯的钙钛矿结构,主要压电性能在MPB处达极大值,其机电耦合系数kp为40%,压电常数d33为225pC/N,居里温度Tc为355℃.     

B位复合离子取代NBT无铅陶瓷的电性能研究

采用两步合成工艺制备了新型Na1/2 Bi1/2Ti1-x(Ni1/3Nb2/3)xO3系无铅压电陶瓷.研究了B位复合离子取代对NBT陶瓷晶体结构及压电、介电性能的影响.X射线衍射分析表明,所研究的组成均能形成纯钙钛矿(ABO3)型固溶体.陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料具有明显的弥散相变特征.适量的取代能提高材料的压电性能,在x=3%时压电常数d33=98pC/N,x=2%时厚度机电耦合系数kt=0.46,为所研究组成中的最大值.该体系陶瓷具有较大的kt值和较小的kp值,以及较大的各向异性,是一种优良的、适合高频下使用的超声换能材料.     

非化学计量比对(K0.465Na0.465Li0.07)(Nb0.95Sb0.05)O3无铅压电陶瓷结构及性能的影响

通过传统固相合成工艺制备了(K0.465+xNa0.465+yLi0.07)(Nb0.95-zSb0.05)O3(x,y,z=-0.01～0.02)无铅压电陶瓷,研究了非化学计量比对陶瓷结构及压电性能的影响。结果表明符合化学计量比的陶瓷具有四方钙钛矿结构;在实验范围内,K和Nb的过量或少量均不会改变体系的相结构,而Na过量将会导致体系正交-四方相变温度升高到室温以上,并且正交-四方相变温度随y的增加而升高;过量添加约0.5%(摩尔分数)的K或Na便能补偿在高温烧结时的碱金属元素的挥发损失,进而提高陶瓷的压电性能;该体系陶瓷的组分在较大范围内变化时(如当y=z=0时,x=0～0.02;当x=z=0时,y=0～0.01;以及当x=y=0时,z=-0.01～0.005),仍然能保持d33>200pC/N和kP>40%这样较好的性能。上述结果不仅有利于在研究中材料制备工艺的重复,而且有利于当材料在器件应用时所面临的规模化生产。     

溶胶-凝胶法制备锰掺杂 (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅陶瓷的压电特性

用溶胶-凝胶工艺制备了 (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3 + x wt% Mn (x=0- 0.4)系列无铅压电陶 瓷.研究发现适量锰的掺杂可以有效地降低材料的介电常数和介电损耗,同时提高材料的退极化 温度,但过量锰的掺杂使得材料的压电特性变差.当锰的掺杂量为 0.1wt%时,陶瓷具有该系列最 大的压电常数( d33=175× 10- 12C/N)、最大的机电耦合系数 kt=56%, kp=26%)、较小的介电损耗 tgδ =2.7%,较高的退极化温度( Td=82℃).     

(LaMn_(0.8)Al_(0.2)O_3)_(1-x)(Al_2O_3)_x(0.05≤x≤0.2)NTC热敏陶瓷材料制备及电性能研究

采用氧化物固相法制备(LaMn0.8Al0.2O3)1-x(Al2O3)x(0.05≤x≤0.2)系列负温度系数(Negative Temperature Coefficient,NTC)热敏陶瓷材料。利用热重-差热(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、阻温特性以及老化性能测试等手段,确定了材料粉体最佳煅烧温度,表征了陶瓷体物相、形貌、元素含量、电学性能、稳定性与Al2O3含量的关系。结果表明:(LaMn0.8Al0.2O3)1-x(Al2O3)x(0.05≤x≤0.2)系列热敏陶瓷材料电阻率随着Al2O3含量增加显著增大,但材料常数B值增加平缓。当x=0.15时,该陶瓷材料呈现出低B(2816.44 K)、高阻(11893.89?·cm)的优良电学特性。热敏电阻经125℃老化500 h,阻值漂移(ΔR/R)均小于0.94%。     

Pb（Ni1／3Nb2／3）O3—PbZrO3—PbTiO3三元系固溶体的压电性能

对Pb(Ni1/3Nb2/3O3-PbZrO3-PbTiO3,即xPb(Ni1/3Nb2/3)O3-(1-x)Pb(ZrδTi1-δ)O3(0.2≤x≤0.6,0.2≤δ≤0.5)三元系固溶体的压电性能进行了研究,结果表明材料压电活性较高的配方位于准同型相界(MPB)附近,压电常数d31值可达260×10-12C/N.讨论了结构相变对压电性能的影响.     

A位LiCe复合取代改性对Na_(0.5)Bi_(2.5)Nb_2O_9陶瓷性能的影响

用固相反应法制备了[(NaBi)1-x(LiCe)x]0.5Bi2Nb2O9(x=0.00,0.04,0.06和0.08)高温铋层压电陶瓷材料,分析了LiCe对Na0.5Bi2.5Nb2O9压电陶瓷的影响。LiCe掺杂促进了样品晶粒生长,引起样品晶格畸变,这极大地提高了该系列陶瓷样品的压电活性。LiCe掺杂还提高了掺杂样品压电、介电性能的温度稳定性。当x=0.06时,该系列陶瓷的压电常数提高到24pC/N,是纯Na0.5Bi2.5Nb2O9的2倍多,平面机电耦合系数为12%,厚度机电耦合系数为25%,加上高的居里温度,低的介电损耗(1kHz只有0.26%)和稳定的压电特性,表明LiCe改性使Na0.5Bi2.5Nb2O9高温铋层压电陶瓷具有很好的高温应用前景。     

(Bi0.5Na0.5)TiO3系无铅压电陶瓷研究现状与展望

BNT陶瓷由于具有良好的压电性、高居里温度和烧结过程中无毒、易控制性等优点而倍受青睐.本文介绍了无铅压电陶瓷的研究概况、相变过程及其基本性质、制备工艺,根据已有的研究经验着重对BNT陶瓷掺杂改性进行了探讨,并展望了它的发展前景.     

高性能无铅压电陶瓷(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3的制备与性能

采用企业的电子陶瓷工艺制备了(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNTBT-6)无铅压电陶瓷,研究了制备工艺对BNTBT-6陶瓷的晶相、微观结构与介电压电性能的影响.研究结果表明,烧结方式会对BNTBT-6陶瓷的晶相和性能产生一定的影响.电学性能研究结果表明,湿磨盖烧BNTBT-6陶瓷样品的压电性能优良,室温下陶瓷样品的压电常数d33达到195pC/N,机电耦合系数kp为35%,机械质量因子Qm达到130,介电损耗tgδ为0.025.     

锰掺杂对(Na0.5Bi0.5)0.92Ba0.08TiO3压电陶瓷性能的影响

研究了 Mn掺杂对 (Na0.5Bi0.5)0.92Ba0.08TiO3系陶瓷介电、压电与铁电性能的影响. X- ray衍 射结构分析表明掺杂适量的 Mn得到单一的钙钛矿结构,无第二相出现.当添加 0.3 wt % MnCO3 时,介电常数达到 1850;矫顽场强 Ec降低至 3.54kV/mm;压电常数 d33达到 160× 10- 12 C/N.该 材料的温度稳定性也得到改善.     

(Na1/2Bi1/2)TiO3(NBT)无铅压电陶瓷的研究进展

对(Na1/2Bi1/2)TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状进行了综述.着重概括了通过元素替代/掺杂手段对NBT陶瓷性能的影响规律.该系统陶瓷具有的强铁电性质与Bi3 密切相关;材料压电性能可通过改性技术进行调节:如通过加入第二组元化合物降低其矫顽场而提高NBT基陶瓷压电性能.总结了(Na1/2Bi1/2)TiO3基无铅压电陶瓷组成的研究思路和方向.     

(Na0.5Bi0.5)TiO3-BaTiO3的合成与压电性能

合成了具有单一钙钛矿结构的(Nao.5Bi0.5)1-xBaxTiO3超细粉料,研究其陶瓷的压电性能.结果表明,柠檬酸与金属离子的摩尔比(C/Mn )和前驱体溶液的pH值是影响溶胶与凝胶形成的主要因素,凝胶在600℃下热处理1 h后可形成单一钙钛矿结构的(Nao.5Bi0.5)1-xBaxTiO3超细粉料.用柠檬酸盐法合成粉料的颗粒细小、化学成分均匀,有利于提高(Na0 5Bi0.5)1-xBaxTiO3陶瓷的压电性能.在准同质相界附近的组分存在较多的自发极化取向,因而表现出优良的压电性能.x=0.06时,柠檬酸盐法制备陶瓷样品的压电常数d33达到180 pC/N.     

掺La3+对0.94(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.06BaTiO3陶瓷介电行为和压电性能的影响

对(Bi1／2Na1／2)TiO3-BaTiO3压电陶瓷在准同型相界处的组成掺入不同量的La^3 ，研究掺杂对于体系结构、压电与介电性能的影响．结果表明，掺杂使得体系的弛豫铁电体特征更为明显，相变的弥散程度增大，室温下的介电常数增大；当掺杂量低于1．5％时，材料的d33值增大，但同时介电损耗也相对于基体有所增加．当掺杂量达到3％以后，陶瓷的压电性能严重降低．     

从发明专利看无铅压电陶瓷的研究与发展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之一

无铅压电陶瓷的研究与开发已引起世界各国的高度重视。本文综合分析了近20年无铅压电陶瓷发明专利约140篇。从发明专利角度评述了无铅压电陶瓷的研究与发展现状，简要介绍了目前受到广泛研究的BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷及铌酸盐系无铅压电陶瓷，并侧重介绍这些无铅压电陶瓷的组分、性能和制备方法。从无铅压电陶瓷发明专利的进展可以看出，在过去20年中，为促进人类社会的可持续发展，无铅压电陶瓷得到了广泛的研究和开发，并取得重要进展。     

(NaBi)0.5TiO3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了钙钛矿结构（NaBi）0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状.评价了（NaBi）0.5TiO3基无铅压电陶瓷的三种改性方法：氧化物掺杂改性、固溶体改性和工艺改性.研究表明：几种方法复合改性效果更佳,无铅压电织构陶瓷压电性能远远优于传统工艺制备的无铅压电陶瓷.     

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.