铈掺杂PZN-PZT三元系压电陶瓷的烧结特性研究

采用传统的固相反应法制备了掺杂0.2 wt.%CeO₂的0.3Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-0.7Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃(0.3PZN-0.7PZT-0.2Ce)三元系压电陶瓷,并研究了烧结温度(1190～1260℃)对其相结构、微观形貌以及电学性能的影响。XRD和SEM分析发现:所有烧结样品均呈纯的钙钛矿相结构,随着烧结温度的升高,陶瓷样品的相结构从三方相逐渐转变为四方相,1230℃烧结得到的样品由三方相和四方相共存;当烧结温度高于1230℃过后,晶粒开始显著长大,直至液相始出现。介电温谱研究证实:随着烧结温度的升高,0.3PZN-0.7PZT-0.2Ce陶瓷的居里温度(Tc)逐渐升高而介电损耗因子(tan δ)逐渐降低,1230℃烧结得到的样品介电常数(ε_r)最大而温度系数(TK_ε)最小。压电性能以及谐振-反谐振测试表明:提高烧结温度有助于提升陶瓷的压电性能(d     

NaNbO3–CaZrO3–Bi0.5Na0.5TiO3三元系陶瓷的相结构与储能性能

铌酸钠(NaNbO₃)无铅陶瓷由于其无毒和出色的储能性能，在脉冲功率电容器领域吸引了越来越多的关注。然而，由于较大的有效储能密度(W_rec)和高的储能效率(η)不能同时实现，限制了其商业化。通过构建局域随机场，增加弛豫特性来提高储能性能的策略。采用传统固相法制备了(1–x)(0.96Na Nb O₃–0.04CaZrO₃)–x Bi_0.5Na_0.5TiO₃ (x=0.05、0.10、0.15、0.20)反铁电储能陶瓷，研究了不同含量Bi_0.5Na_0.5TiO₃对0.96Na Nb O₃–0.04CaZrO₃陶瓷的相结构、微观形貌、介电性能和储能特性的影响。结果表明：随着Bi_0.5Na_0.5TiO₃含量的增加，(1–x)(0.96NaNbO₃...     

(K,Na) (Nb,Ta,Sb)O3粉体制备及陶瓷介电性能研究

Ta/Sb掺杂的K0.5Na0.5Nb0.7TaxSb0.3-xO3(KNNSTx,x＝0.06,0.09,0.12,0.15,0.18,0.21, 0.24)粉体经水热合成,Ta、Sb对粉体物相、微观结构的影响被系统研究,烧结后陶瓷的微观结构、介电性能表明:陶瓷物相均具有纯钙钛矿结构;随着Ta含量的增加陶瓷晶粒尺寸逐渐增大,x＝0.09、0.12时较小粒径颗粒均匀分布在大颗粒的空隙之间,陶瓷密度增加;样品的介电常数随着Ta含量的增加x＝0.06～0.12逐渐降低,x＝0.15～0.24逐渐增加,居里温度均在350 ℃左右,且x＝0.09、0.12时陶瓷介电损耗较小.     

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。     

无铅压电陶瓷的电学和力学性能(英文)

利用常规烧结方法制备出了多种A位离子掺杂的钛酸铋纳[(Bi1/2Na1/2)TiO3,BNT]无铅压电陶瓷。对BNT基陶瓷的电学性能和力学性能进行了研究。在(1-x)(Bi1/2Na1/2)0.900Ba0.088Sr0.012TiO3-x(Bi1/2K1/2)TiO3(x=0-0.14)陶瓷体系中,当x=0.10时,可获得最大压电常数(168 pC/N)。在1 kHz,这种陶瓷的介电常数、介电损耗和平面机电耦合系数分别为1 221,0.036 1和0.228 1。Curie温度随x的增加先增加,当x=0.12时,达到最高值(300℃),随后,当x值进一步增加,Curie温度降低。该种无铅压电陶瓷的Vickers硬度和断裂韧性分别为5.0 GPa和2.0 MPa.m1/2,均高于Pb(Zr,Ti)O3陶瓷。     

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。     

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。     

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。     

NP0型铋基焦绿石复相陶瓷的制备及介电性能

为获得温度稳定型高频高介材料,通过复相介电组成调控原理,将正温度系数型焦绿石相(Bi1.5Zn0.5)(Zr1.5Nb0.5)O7(BZZN)与负温度系数型(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)混合构成BZN-BZZN复相材料。研究了该系列陶瓷的物相组成、晶体结构及介电性能随两相组成的变化规律。晶体结构精修获得了复相结构中两相的晶格常数、A–O’键长、B–O键长、O–B–O键角的变化。复相陶瓷的介电性能可通过两相比例有规律地调制,随着BZZN含量增多,(1–x)BZN–x BZZN介电常数εr略有下降,介电常数温度系数逐渐由负值向正值变化。当x=0.7时,获得高介电常数、零温度系数陶瓷材料:εr=123.2,tanδ=7×10–4,αε=5×10–6/℃。     

(1-x)(Bi1/2Na1/2)0.900Ba0.088Sr0.012TiO3-x(Bi1/2K1/2)TiO3无铅压电陶瓷的电学和力学性能

利用常规烧结方法制备出了多种A位离子掺杂的钛酸铋纳[(Bi1/2Na1/2)TiO3,BNT]无铅压电陶瓷.对BNT基陶瓷的电学性能和力学性能进行了研究.在(1-x)(Bi1/2Na1/2)0.900Ba0.088Sr0.012TiO3-x(Bi1/2K1/2)TiO3(x=0-0.14)陶瓷体系中,当x=0.10时,可获得最大压电常数(168pC/N).在1 kHz,这种陶瓷的介电常数、介电损耗和平面机电耦合系数分别为1 221,0.0361和0.2281.Curie温度随x的增加先增加,当x=0.12时,达到最高值(300℃),随后,当x值进一步增加,Curie温度降低.该种无铅压电陶瓷的Vickers硬度和断裂韧性分别为5.0GPa和2.0MP·m1/2,均高于Pb(Zr,Ti)O3陶瓷.     

镁掺杂钛酸钡陶瓷的固相法制备及介电性能

采用固相法分别于1195,1210,1225,1240℃和1255℃下制备了不同掺镁量的Ba(1–x)MgxTiO3(x=0.03,0.06,0.09,0.12)陶瓷。借助X射线衍射和阻抗分析仪对其相结构和介电性能进行了测试。结果表明:随着Mg含量的增加,Ba(1–x)MgxTiO3陶瓷的立方相含量增加,四方相含量减小,介电常数减小,Curie温度降低,Curie峰明显展宽,出现明显的弥散现象。1225℃烧结的Ba0.97Mg0.03TiO3陶瓷的性能稳定,其介电常数和介电损耗分别为1600和0.002。     

Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3--ZnNb_2O_6复相陶瓷的显微结构和介电性能

采用传统电子陶瓷工艺制备Ba(Zn1/3Nb2/3)O3--ZnNb2O6(BZNZ)复相陶瓷,研究了Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN)含量对BZNZ陶瓷显微结构和微波性能的影响。结果表明,加入BZN提高了陶瓷的烧结温度,陶瓷为复相结构,除Ba(Zn1/3Nb2/3)O3与ZnNb2O6两种基体相外,有新相BaNb3.6O10生成。在微波频率下,随BZN含量增多,复相陶瓷的介电常数逐渐增大,品质因数Q×f值先增大后减小,谐振频率温度系数τf沿正方向移动。当BZN摩尔分数为30%时,陶瓷的综合性能最佳:相对介电常数εr=30.76,Q×f=29 600GHz,介电损耗tanδ=1.98×10--4,τf=--2.34×10--6/℃。     

铌酸钠基无铅陶瓷的弛豫反铁电相构筑与储能特性优化

开发具有优异综合储能特性的无铅陶瓷电容器是脉冲功率技术领域的迫切需求。相较于其他无铅储能陶瓷体系,Na Nb O₃(NN)陶瓷具有结构相变丰富、理论密度低、电学可调性强、轻量化发展潜力大等显著优点,因而备受关注,成为当前的研究热点。基于降低容忍因子稳定反铁电相和增强陶瓷弛豫性的策略,开展了NN基弛豫反铁电陶瓷的制备与储能特性研究。通过引入BiFeO₃和Sr(Ti_0.85Zr_0.15)O₃成功制备了0.9[0.9NaNbO₃-0.1BiFeO₃]-0.1Sr(Ti_0.85Zr_0.15)O₃陶瓷,相较于纯NN陶瓷(0.14 J/cm³、6.39%)和0.9NaNbO₃-0.1BiFeO₃陶瓷(3.55 J/cm³和70.61%),其储能特性显著提升,储能密度(W_rec     

W、Zr共同掺杂对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的影响

采用传统固相烧结法制备了0.94(Na0.535K0.48)Nb1–x(W0.5Zr0.5)xO3–0.06Li Sb O3(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)无铅压电陶瓷,其中,钨和锆以摩尔比为0.5:0.5组成掺杂共同体取代Nb,改变(W0.5Zr0.5)掺杂量x,观察钙钛矿结构B位异价元素的掺杂对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的影响。结果表明:陶瓷的晶体结构随着x的增加由四方相转变为正交相,晶格间距减小。掺杂量x=1%时,陶瓷的综合性能良好,压电常数为203 p C/N,机电耦合系数为0.309,相对介电常数为813,Curie温度为350℃,烧结性能也得到了提高。     

TiO_2添加量对Zn_(0.8)Mg_(0.2)ZrNb_2O_8微波介质陶瓷结构和性能的影响

采用传统固相合成工艺制备(1–x)Zn0.8Mg0.2Zr Nb2O8-x TiO_2(ZMZNT,x=0.00,0.20,0.40,0.50,0.60,0.65,0.70,0.80)微波介质陶瓷,研究了TiO_2添加量对Zn0.8Mg0.2Zr Nb2O8陶瓷烧结行为、相结构、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:随着TiO_2添加量增加,ZMZNT陶瓷的烧结温度逐步下降。当x=0~0.5时,形成了Zn0.8Mg0.2(Zr,Ti)Nb2O8固溶体;而当x=0.6~0.8时,陶瓷体系发生了复杂物相变化,微观形貌也呈现对应的变化规律。随着TiO_2添加量的增加,ZMZNT陶瓷相对介电常数εr逐渐增大,品质因数Q×f呈下降趋势,谐振频率温度系数τf呈上升趋势。当x=0.65时,0.35Zn0.8Mg0.2Zr Nb2O8-0.65 TiO_2陶瓷在1 170℃烧结4 h,可以获得较佳的微波介电性能:εr=36.7,Q×f=37 432 GHz,τf=7.12×10–6/℃。     

Preparation and Properties of （Na0.50＋xK0.50-2xLix）Nb0.9Ta0.1O3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics by Sol-Gel Method

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49nm;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=94pC/N）、相对介电常数（εr=684.33）及剩余极化强度（Pr=98.27μC/cm2）较好。     

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。     

低温烧结CuO-V_2O_5-Bi_2O_3掺杂Zn_3Nb_2O_8陶瓷的微波介电性能

研究了CuO–V2O5–Bi2O3作为烧结助剂对Zn3Nb2O8陶瓷的烧结特性、微观结构、相结构及微波介电性能的影响。CuO–V2O5–Bi2O3复合掺杂可以将Zn3Nb2O8陶瓷的烧结温度从1150℃降到900℃。在900℃烧结4h的Zn3Nb2O8–0.25%(质量分数,下同)CuO–1.5%V2O5–1.5%Bi2O3陶瓷的密度达到了理论密度的98.1%,相对介电常数为18.8,品质因数与谐振频率之积为39442GHz。该体系的介电性能和陶瓷的致密度与烧结助剂的含量及烧结温度密切相关,陶瓷的致密度和相对介电常数随CuO–V2O5–Bi2O3烧结助剂含量的增加而增加,同样陶瓷的致密度和相对介电常数也随烧结温度的升高而提高。     

BaTiO_3/Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4复相陶瓷的制备及其性能

采用溶胶–凝胶工艺制备了一种渗流型多铁性BaTiO3/Ni0.5Zn0.5Fe2O4(BT/NZF)复相陶瓷。研究了烧结温度和组成对BT/NZF复相陶瓷的致密化和显微结构形成过程的影响,并研究了复相陶瓷的组成与其性能的变化关系。结果表明:在1200～1300℃范围内不同温度热处理12h,0.1BT/0.9NZF(体积分数)复相陶瓷的介电常数达到14000～31000,远高于纯BT陶瓷的介电常数;磁导率达140,接近于纯NZF陶瓷的磁导率。提高烧结温度有利于陶瓷的密度和介电常数的进一步提高;增加铁氧体含量有利于获得铁氧体晶粒尺寸大和磁导率高的复相陶瓷。     

(1-x)BaTiO3-xBi0.5Na0.5TiO3陶瓷的微结构与介电性能研究

采用传统电子陶瓷制备工艺制备了（1-x）BaTiO3-xBi0．5Na0．5TiO3（x=O．2～0．6）陶瓷,研究了不同Bi0．5Na0．5TiO3（BNT）含量下陶瓷的微结构特征和介电性能。结果表明：在BNT为0.2～0.6mol时,陶瓷样品均具有单一的钙钛矿结构,陶瓷的晶粒形状和大小随BNT含量的增加发生变化,BNT含量增加时样品的晶粒趋于减小,样品结构更为致密。陶瓷样品都具有稳定的介电性能,较高的介电常数,较低的介电损耗、BT-BNT40的介电稳定性最好。居里温度随BNT含量的增加而升高、当BNT含量为0．6mol时,T=210℃。