(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。     

Na0.5Bi0.5TiO3-Ba0.5Sr0.5Nb2O6无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBa0.5Sr0.5Nb2O6(0≤x≤1.0％)(简称(1-x)NBT-xBSN)无铅压电陶瓷,研究了不同BSN含量(x=0,0.1％,0.3％,0.5％,0.7％,1.0％,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能.结果表明:所有样品均为纯钙钛矿结构,随掺杂量x的增加,陶瓷的相对密度pr、压电常数d33和机电耦合系数kp均先增大后降低,机械品质因子Qm和退极化温度Td则逐渐下降.该体系陶瓷具有弥散相变特征,弥散指数介于1.6～1.7.当x=0.5％时,陶瓷获得最佳性能:d33=92pC/N,kp=0.164,Qm=89,εr=650,tanδ=5.47％,pr=96.5％.     

K0.5Na0.5NbO3-BaCu0.5W0.5O3无铅压电陶瓷的结构与性能

以传统固相法工艺制备(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xBaCu0.5W0.5O3[(1-x)KNN-xBCW]无铅压电陶瓷,研究不同BCW掺量(x=0％,0.1％,0.25％,0.5％,1.0％,摩尔分数,下同)对KNN陶瓷的晶体结构和电性能的影响,结果表明:x＜0.5％时,KNN陶瓷的相结构没有改变,仍为正交相...     

(1-x)BCZT-xKNNLN无铅压电陶瓷的结构与电性能研究

为了获得高性能无铅压电陶瓷材料,本文采用传统固相烧结反应法制备了(1-x)(Ba_0.85Ca_0.15Zr_0.08Ti_0.92)-x (K_0.5Na_0.5NbO₃-LiNbO₃)(简称(1-x)BCZT-xKNNLN)无铅压电陶瓷并系统地研究了KNN含量的增加,整体电学性能的变化。研究结果表明：制备的无铅压电陶瓷具有纯的钙钛矿结构;当KNN的含量为0.4mol时,晶粒尺寸趋于一致,致密性提高,且达到了最佳的电学性能d₃₃～315pC/N, kp～0.46,ε_r～1357,tanδ～0.025。当KNN含量超过0.4mol时,整体性能逐渐下降。     

(1-x)Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-xKSbO3压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统固相法制备了新型(1-x)Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5Ti O3-xKSbO3无铅压电陶瓷,利用XRD、SEM等测试技术表征了该陶瓷的晶体结构、表面形貌、压电和介电性能。研究结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯的钙钛矿固溶体。在室温下,当KSb O3的掺杂量为1%时,该体系表现出较好的介电性能:εr和tanδ分别为2 231和0.055。     

(K0.52Na0.44Li0.04)(Nb0.86Ta0.10Sb0.04)O3-BiFeO3无铅压电陶瓷的电性能

采用固相法制备(1-x)(K0.52Na0.44Li0.04)(Nb0.86Ta0.10Sb0.04)O3-xBiFeO3[(1-x)LF4-xBF]无铅压电陶瓷,研究BF含量(0≤x≤0.010 00)对LF4陶瓷微观结构和电性能的影响.结果表明:所有样品均具有纯的四方钙钛矿结构,引入BF能明显改善LF4陶瓷的致密性...     

铁钕掺杂K0.5Na0.5NbO3陶瓷的压电介电性能

采用传统陶瓷制备技术制备了新型的K0.5Na0.5NbO3+0.2%molFe2O3+x%molNd2O3压电陶瓷,研究了该体系陶瓷的压电性能及介电性能。研究结果表明,在烧结温度为1120℃、4 h时,该体系陶瓷均具有相对较好的电学性能,并在x为0.2时性能最佳,其压电常数d33为125pC/N,机电耦合系数Kp为37%,机械品质因素Qm为155,介电常数εr为561,介质损耗tanδ为0.08。     

(Na1-xKx0.5)Bi0.5TiO3-xSrTiO3-0.3Mn陶瓷的性能研究

采用固相法制备了(Na1-x Kx)0.5Bi0.5TiO3-xSrnO3-0.3Mn系无铅压电陶瓷,研究了该系统的压电性能.XRD分析表明所得陶瓷样品在室温下均为三方、四方共存的钙钛矿结构,随着sr的增加三方相减少四方相增加.该体系样品具有优异的压电性能,在sr含量为0.02时,压电常数d33、平面机电耦合系数kp和厚度机电耦合系数Kt同时达到最大值,分别为171pC·N-1、33.1%和30.5%,sr具有"软性"添加物的作用.     

Ba(Zr_(0.055)Ti_(0.945))O_3含量对[(Na_(0.80)K_(0.16)Li_(0.04))_(0.5)Bi_(0.5)]TiO_3陶瓷性能的影响

系统研究(1-y)[(Na0.80K0.16Li0.04)0.5Bi0.5]TiO3-yBa(Zr0.055Ti0.945)O3无铅压电陶瓷,获得压电应变常数高达185pC/N的0.94[(Na0.80K0.16Li0.04)0.5Bi0.5]-TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷。样品的晶体结构为三方相、四方相共存,处于准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB)附近。该类陶瓷室温MPB的摩尔(下同)含量为0.050y0.065。样品y=0.060在40°左右的(003)、(021)双峰与46.5°左右的(002)、(200)双峰分裂最明显。随着Ba(Zr0.055Ti0.945)O3含量的增加,铁电相-反铁电相相变温度(θd)升高、反铁电相-顺电相相变温度(θm)降低;θd和θm的温差越来越小,材料的弛豫性逐渐降低。     

BaCu0.5W0.5O3掺杂改性Li0.04Na0.52K0.44Nb0.86Ta0.140Sb0.04O3无铅压电陶瓷

以传统固相法制备了(1-x)Li0.04Na0.52K0.44Nb0.86Ta0.10Sb0.04O3-xBaCu0.5O3[简称(1-x)LF4-xBCW]无铅压电陶瓷,研究了不同BCW掺杂量(x=0%,0.1%,O.2%,O.5%,1%,摩尔分数)对LF4陶瓷的显微结构和电性能的影响.结果表明:引入BCW后,材料仍为钙钛矿结构,当x≥1%时,样品由四方相向正交相转变,出现To-t,Tc则随BCW掺入量的增加向低温区移动.BCW掺杂量对LF4的电性能起到"硬性"掺杂作用,其压电常数d33,平面机电耦合系数kp,介电损耗tan δ和介电常数εr均随着BCW含量的增加而降低,而机械品质因素Qm整体提高.此外,BCW的掺入降低了陶瓷的烧结温度并提高了其密度.     

La掺杂(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.82)(K_(0.5)Bi_(0.5))_(0.18)TiO_3系统无铅压电陶瓷的制备工艺探讨

采用传统陶瓷工艺,研究了制备[(Na0.5Bi0.5)0.82(K0.5Bi0.5)0.18]1-xLaxTiO3(x=0.00,0.01,0.03,0.05,0.10)无铅压电陶瓷的工艺条件对陶瓷的物相组成、显微结构和压电性能的影响。利用XRD、SEM等技术分析结果表明,合成温度的提高有利于主晶相的形成,且此系统烧成温度范围较窄,故需控制在合适的烧成温度下才能得到高致密度的陶瓷。同时,研究了极化工艺条件对材料压电性能的影响,结果表明,提高极化电场强度、控制适当的极化温度有利于提高材料的压电性能。     

La掺杂(Na0.5Bi0.5)0.82(K0.5Bi0.5)0.18TiO3系统无铅压电陶瓷的制备工艺探讨

采用传统陶瓷工艺，研究了制备[（Na0.5Bi0.5）0.82（K0.5Bi0.5）0.18]1-xLaxTiO3（x=0．00，0．01，0．03，0．05，0．10）无铅压电陶瓷的工艺条件对陶瓷的物相组成、显微结构和压电性能的影响。利用XRD、SEM等技术分析结果表明，合成温度的提高有利于主晶相的形成，且此系统烧成温度范围较窄，故需控制在合适的烧成温度下才能得到高致密度的陶瓷。同时，研究了极化工艺条件对材料压电性能的影响，结果表明，提高极化电场强度、控制适当的极化温度有利于提高材料的压电性能。     

Enhanced piezoelectric properties and electrocaloric effect in novel lead‐free (Bi0.5K0.5)TiO3‐La(Mg0.5Ti0.5)O3 ceramics

The crystal structure, electromechanical properties, and electrocaloric effect (ECE) in novel lead‐free (Bi_0.5K_0.5)TiO₃‐La(Mg_0.5Ti_0.5)O₃ ceramics were investigated. A morphotropic phase boundary (MPB) between the tetragonal and pseudocubic phase was found at x = 0.01‐0.02. In addition, the relaxor properties were enhanced with increasing the La(Mg_0.5Ti_0.5)O₃ content. In situ high‐temperature X‐ray diffraction patterns and Raman spectra were characterized to elucidate the phase transition behavior. The enhanced ECE (ΔT = 1.19 K) and piezoelectric coefficient (d₃₃ = 103 pC/N) were obtained for x = 0.01 at room temperature. Meanwhile, the temperature stability of the ECE was considered to be related to the high depolarization temperature and relaxor characteristics of the Bi_0.5K_0.5TiO₃‐based ceramics. The above results suggest that the piezoelectric and ECE properties can be simultaneously enhanced by establishing an MPB. These results also demonstrate the great potential of the studied systems for solid‐state cooling applications and piezoelectric‐based devices.     

Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究进展

随着经济的发展和人们环保意识的增强,无铅压电陶瓷的研究和开发越来越引起人们的重视.由于钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,简称为BNT)基无铅压电陶瓷具有良好的铁电性和高的剩余极化引起了广大学者的关注.本文分析了BNT基无铅压电陶瓷的研究进展,其中晶粒取向生长技术是提高其压电性能的一个重要途径.本文还介绍了一种溶剂热法制备织构化BNT基无铅压电陶瓷的方法.     

Co取代对Nd(Zn0.5Ti0.5)O3微波介质陶瓷结构与性能的影响

采用传统固相法制备Nd[(Zn1?xCox)0.5Ti0.5]O3 (0≤x≤0.9)微波介质陶瓷,研究Co2+在B位取代Zn2+对Nd(Zn0.5Ti0.5)O3微波介质陶瓷的结构和微波介电性能的影响. 结果表明,在研究的组分范围内,Nd[(Zn1?xCox)0.5Ti0.5]O3陶瓷均能形成单斜钙钛矿型固溶体,随Co取代量增加,陶瓷的相对介电常数?r逐渐减小,谐振频率温度系数?f逐渐向负值移动,品质因数Q×f先增大后下降,在x=0.3 mol时达到最大值215130 GHz, Q×f大幅增加是有序度作用所致. 在1410℃下烧结4 h, Nd[(Zn0.7Co0.3)0.5Ti0.5]O3陶瓷具有优异的微波介电性能,?r=31.2, Q×f=215130 GHz, ?f=?35.7×10?6℃?1.     

Sr掺杂BNT-BT压电陶瓷结构与性能研究

采用传统的电子陶瓷制备工艺制备了一系列0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07(Ba1-xSrx)TiO3(简写为BNBST100x;x=0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了陶瓷的结构、介电、压电性能变化特征.XRD分析表明,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构固溶体.陶瓷的介电、压电性能受Sr含量的影响显著.所有陶瓷样品表现出弥散相变特征.BNBST陶瓷的压电常数随着Sr含量的增加表现出先增大后减少的趋势.同时,当Sr含量为4 mol%时,压电常数(d33达到最大,分别为139.8 pC/N.     

溶胶–凝胶法制备(Na0.50+xK0.50-2xLix)Nb0.9Ta0.1O3无铅压电陶瓷及其性能

采用溶胶–凝胶法制备Li+取代(K0.5Na0.5)+及Ta5+取代Nb5+的(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷粉体,采用无压烧结工艺制备(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3(x=0,0.02,0.04)陶瓷样品。研究了前驱体煅烧温度对陶瓷粉体物相组成的影响。分析了不同Li+掺杂量对样品物相组成、微观结构、体积密度及电学性能的影响。结果表明:前驱体的最佳煅烧温度为600℃,通过透射电子显微镜分析陶瓷粉体的粒径为49 nm;不同Li+掺杂量制备的(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3陶瓷样品均为正交相钙钛矿结构;随着Li+掺杂量的增加,(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3陶瓷的体积密度先增大后减小,介电常数逐渐升高,压电常数先降低再升高,剩余极化强度逐渐升高。Li+掺杂量x为0.04时样品的压电常数(d33=94 pC/N)、相对介电常数(εr=684.33)及剩余极化强度(Pr=98.27μC/cm2)较好。     

铁掺杂钛酸铋钠钾陶瓷的制备及表征

采用传统固相法制备了无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.825K0.175)0.5TiO3+xFe2O3(x为质量分数,0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1.0%、1.5%)(简写BNKTF-x),利用X射线衍射(XRD),和扫描电子显微镜(SEM)等分析表征了该体系陶瓷的结构、介电与压电性能。XRD测试表明,在1 180℃、2 h的烧结条件下,当铁的质量分数小于1.0%时,陶瓷呈现单一相的钙钛矿结构。所有陶瓷晶粒大多呈四方晶形,晶界明显。增加铁的含量有利于晶粒生长。此外,铁的加入也使陶瓷样品气孔率降低,当铁的质量分数在0.3%左右时陶瓷的致密性最好。BNKTF-0.1%体系陶瓷具有较好的电学性能:d33=145 pC/N,kp=0.28,εr=869,tanδ=0.032,Qm=106。     

Synthesis and properties of Bi0.5(Na1−x−yKxAgy)0.5TiO3 lead-free piezoelectric ceramics

Bi_0.5(Na_1−x−yK_xAg_y)_0.5TiO₃ piezoelectric ceramics were prepared by conventional ceramic processes. X-ray diffraction patterns show a pure perovskite structure, indicating that the K⁺ and Ag⁺ ions substitute for the Na⁺ ions in Bi_0.5Na_0.5TiO₃. The temperature dependence of the dielectric constant and dissipation factor shows all ceramics to experience two phase transitions: from ferroelectric to anti-ferroelectric and from anti-ferroelectric to paraelectric. The transition temperature from ferroelectric to anti-ferroelectric and the temperature at which the dielectric constant reaches its maximum value decrease with the increase of K⁺ amount. At room temperature, the ceramics containing 17.5–20 mol% K⁺ and 2 mol% Ag⁺ exhibit high piezoelectric constant (d₃₃ = 180 pC/N) and high electromechanical coupling factor (k_p = 35%).