Relationship Between Structure and Electric Properties of （0.99–x）BNT–xBKT–0.01KNN Near Morphotropic Phase Boundary

研究了三方、四方共存[即准同型相界（morphotropic phase boundary,MPB）]附近（0.99–x）Bi0.5Na0.5TiO3–xBi0.5K0.5TiO3–0.01K0.5Na0.5NbO3[（0.99–x）BNT–xBKT–0.01KNN,x=0.16～0.23]无铅压电陶瓷的电学性能与其结构之间的变化关系。X射线衍射分析表明,随着x的增大,陶瓷材料相结构由三方相转变为四方相。当x=0.20时,（111）和（200）面衍射峰均形成劈裂峰,标志着该组分的相结构由三方–四方相共同组成,形成MPB区。样品的介电温谱表明,铁电–反铁电转变温度（Td）随着x的增大而减小,但Curie点（TC）并未明显变化。电致应变（S）随着x的增大,呈现先增加后减小的趋势,并在x=0.20时得最大值0.46%,此时动态压电系数约为575 pm/V。电滞回线显示,陶瓷样品的剩余极化强度Pr和矫顽场Ec都随着x的增大而减小,分别由41.5μC/cm2降为15.2μC/cm2和由46.5kV/cm降为15.0kV/cm,并伴随着电滞回线由扁平到束腰的形状变化,呈现从铁电相特性到反铁电相特性的转变过程。     

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。     

锰掺杂无铅压电陶瓷(Bi_(0.5)Na_(0.5))_0.9Ba_(0.07)Sr_(0.03)TiO_3的结构和电学性能(英文)

采用传统陶瓷工艺制备掺MnO2的(Bi0.5Na0.5)0.9Ba0.07Sr0.03TiO3(BNBST)无铅压电陶瓷。锰掺杂(MnO2摩尔掺量x=0～1.25%)可以提高陶瓷的烧结性能,在1150℃烧结,可以得到致密陶瓷和纯的钙钛矿相。X射线衍射显示:室温、0.20x0.75时,形成四方相与三方相共存的准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB),且x=0.25时,锰掺杂的BNBST陶瓷表现出优良的性能,其中压电常数d33=157pC/N,平面机电耦合系数kp=33%,机械品质因数Qm=364,相对介电常数εr=843,介电损耗tanδ=2%。这些结果确认了MPB组成与x之间的相互关系,并为设计新型压电材料提供方法。     

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。     

（1–x）（K_（0.48）Na_（0.48）Li_（0.04））NbO_3–x（Na_（0.8）K_（0.2））_（0.5）Bi_（0.5）TiO_3无铅压电陶瓷的相变行为及其压电性能

采用固相法应法制备了（1–x）（K0.48Na0.48Li0.04）NbO3–x（Na0.8K0.2）0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了不同x（0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,3.0%）对材料的相结构、介电性能以及压电性能的影响。结果表明：随着x增加,样品的Curie温度TC与正交到四方相变温度TO–T均逐渐降低,而压电常数d33与机电耦合系数kp均先升高后降低;该体系在0.5%     

BNT-BT-ST系无铅压电陶瓷的介电与铁电特性

采用传统固相反应法制备无铅压电陶瓷材料（0.944-x）Na0.5Bi0.5TiO3–0.056BaTiO3–100xSrTiO3（BNT–BT–100xST）。研究材料的相结构、介电、铁电及压电性能。结果表明：在研究的组成范围内,陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体;当ST摩尔掺量为0.03≤x≤0.04时,该体系陶瓷具有...     

(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3无铅压电陶瓷的性能特征

采用传统电子陶瓷制备工艺制备了(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3无铅压电陶瓷。研究了不同Ta含量下(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3陶瓷的晶相组成及性能特征。结果表明,(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3陶瓷在低Ta含量时形成单一斜方相固溶体,但Ta含量达到0.08mol后则有K6Ta10.8O30次晶相产生。随着Ta的加入,陶瓷的体积密度逐渐增大,居里温度(Tc)逐渐降低。当Ta含量为0.08mol时陶瓷具有良好的铁电、压电性能和介电稳定性能,其压电常数d33为76pC/N。     

(1-x)KNN-xNKBT无铅压电陶瓷的结构及其电性能研究

采用传统固相法制备了(1-x)K0.5Na0.5NbO3-x(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3(x=0-5%)无铅压电陶瓷,研究了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3的不同引入量对其物相结构、显微形貌、介电性能以及压电性能的影响。结果表明:所有样品都具有钙钛矿结构;随着x的增加,室温下样品从正交相逐渐向四方相过渡并且居里温度向低温方向移动,样品的压电常数d33与机电耦合系数kp均先升高后降低。该体系多晶型转变PPT位于2%≤x≤3%,当x=3%时,样品的压电性能达到最佳,其中:d33=189pC/N,kp=41%,Qm=96,tanδ=0.028。     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3系无铅压电陶瓷的弛豫相变特征和铁电性能

研究了(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3系无铅压电陶瓷的弛豫相变特性和铁电性能。X射线衍射分析表明：当0．06≤x≤0．10时。该体系陶瓷具有三方、四方相共存的晶体结构。通过测试材料的介电温谱分析发现：当x≥0．10时,该体系陶瓷在200℃以上具有弛豫铁电体的特征。通过测试样品在不同温度的电滞回线。认为该体系材料在一定组成范围内随温度的升高存在反铁电中间相。通过研究样品的铁电性能发现：当x=0．10时,材料的矫顽场达到极小值。     

高压电活性PNN–PZN–PBSZT陶瓷的结构及性能

采用铌铁矿预合成及固相法制备xPb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3–0.01Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3–(0.99–x)Pb_(0.82)Ba_(0.08)Sr_(0.10)Zr_(0.56)Ti_(0.44)O_3(x PNN–PZN–PBSZT)压电陶瓷。研究了不同铌酸镍NiNb_2O_6含量(x=0、0.01、0.015、0.02)对x PNN–PZN–PBSZT压电陶瓷的晶相结构以及压电和介电等性能的影响。结果表明:制备的压电陶瓷均为钙钛矿结构,处在准同型相界处,且随着x的增大,晶体结构逐渐向四方相转变。PNN的引入可以提高x PNN–PZN–PBSZT陶瓷的压电、机电和介电性能,当x=0.015时,样品的综合性能最佳,压电性能和室温介电性能达到最大,d33和εr分别达到998 pC/N和5 498,此时的机电转换因子k_p为74.61%,Curie温度TC为140℃,kp的最大值出现在x=0.02处,为76.26%。     

xPb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3–(1–x)Pb(Zr_(0.48)Ti_(0.52))O_3压电陶瓷的准同型相界与介电性能

采用铌铁矿预产物合成法制备组成在准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB)附近的xPb(Mg1/3Nb2/3)O3-(1-x)Pb(Zr0.48Ti0.52)O3(PMN-PZT,x=0.125,0.15,0.175,0.2,0.225,0.25,摩尔分数)压电陶瓷。X射线衍射和Raman光谱分析表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相,未探测到其他杂相;随PMN含量的增加,PMN-PZT压电陶瓷的相结构从四方相逐渐向菱方相转变,该体系的MPB组成在x=0.2附近,而且其相结构为四方相与菱方相共存。陶瓷断口的扫描电镜观察表明:陶瓷的晶粒尺寸约1～3μm。陶瓷的介电温谱表明:x=0.2,陶瓷的Curie温度为308.8℃,峰值介电常数约为16380,室温压电常数为351pC/N;陶瓷的Curie温度随PMN含量增加线性下降。     

四方相Bi1/2Na1/2TiO3-BaTiO3无铅压电陶瓷的研究

采用电子陶瓷法制备出(1-x)Bi1/2Na1/2TiO3-xBaTiO3(简写BNBT)无铅压电陶瓷,其中x=0.08,0.1,0.2,0.3,0.4。XRD分析结果表明所制备的样品都生成了纯的钙钛矿结构,并且都为四方相。同时利用电子探针显微镜(EPM)分析技术,研究了BNBT压电陶瓷的形貌。并通过测量样品的压电介电常数,发现所研究的样品的机械品质因数(Qm)在56-74之间,平面机电耦合系数(kp)在0.16左右,频率常数(NФ)在3000左右,并且随着x的增大相对介电常数εT33/ε0逐渐变小;介质损耗tanδ先减小后增大,当x=0.20时出现最小值tanδmin=0.03018;而压电常数d33则先增加后减小,在x=0.10时有最大值d33max=138。从综合性能来看,当x=0.20时性能最好,εT33/ε0=881,tanδ=0.03018,d33=115。     

(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.     

钨青铜结构化合物(1–x)Ba2NaNb5O15–xSr2KNb5O15准同型相界的组成及其铁电性能

与传统铁电材料相比，具有准同型相界(MPB)的铁电体具有增强的介电、压电和电光性能。通过传统固相烧结技术获得致密的(1–x)Ba₂Na Nb₅O₁₅–x Sr₂KNb₅O₁₅ (BNN–SKN)钨青铜结构陶瓷二元固溶体系，系统研究了BNN–SKN的结构、介电和铁电性能，探究迄今尚未确定的MPB区域。Ccm2与P4bm共存的MPB在x=0.7附近，随着SKN含量的增加，所测样品的相变温度及介电常数均在x=0.7附近取得极值，T_m=170.1℃,ε_{T R}=1 211,ε_m=3 326，给出了BNN–SKN体系的铁电性能，并讨论了该二元体系铁电性变化的影响因素。     

BNKT-xLaFeO3压电陶瓷的性能与微结构

采用传统固相法合成了(1-x)Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-xLaFeO3无铅压电陶瓷.通过XRD分析,发现该三元体系压电陶瓷均能形成单相钙钛矿结构,并在x=0.005～0.01时范围内具有三方和四方共存结构,为该体系的准同型相界.并研究了该体系压电陶瓷的压电和介电性质.研究结果表明,在室温下该体系表...     

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.     

Phase Transition Behavior and Electrical Properties of （1-x）K（0.5）Na（0.5）NbO3-xCa（0.3）Ba（0.7）TiO3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics

采用固相法制备了（1–x）K0.5Na0.5NbO3–xCa0.3Ba0.7TiO3[（1–x）KNN–xCBT]系列无铅压电陶瓷,研究了CBT的含量（x=0～0.08）对样品的物相结构、显微形貌、介电性能以及压电性能的影响。结果表明：所有样品都具有钙钛矿结构;随着x的增加,室温下样品从正交相逐渐向四方相过渡并且Curie温度向低温方向移动,样品的压电常数d33与机电耦合系数kp均先升高后降低。（1–x）KNN–xCBT多晶型转变位于0.03≤x≤0.04,当x=0.03时,样品的压电性能达到最佳：d33=142 pC/N,kp=40%,其介电损耗tanδ从室温到380℃范围内几乎不变且小于0.05,表明组分为x=0.03的陶瓷是一种非常有前景的无铅压电材料。     

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。     

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。     

La~(3+)掺杂钛酸铋钠基无铅陶瓷的压电性能与介电弛豫行为

采用冷等静压成型和密闭烧结工艺,制备了具有微晶结构的稀土离子La3+掺杂0.9TNa0.5Bi0.5TiO3-0.03K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷体系.研究了该体系陶瓷的相结构,显微结构与介电、压电性能.结果表明:在掺杂范围内(0.015≤x≤0.105),La3+可完全固溶进陶瓷晶格形成单一的钙钛矿相.采用等静压成型工艺可明显改善陶瓷的显微结构,使晶粒细化,进而提高材料的压电性能.该陶瓷具有弥散相变和频率色散特征,为典型的弛豫型铁电体.随着La3+掺杂量的增加,材料的铁电-反铁电相变温度下降,Curie温度提高,相对介电常数、介电损耗和压电常数逐渐减小,弛豫特征愈明显.