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%。     

碱式碳酸钴掺杂量对BCZT无铅压电陶瓷性能和结构的影响

采用传统固相法制备了碱式碳酸钴掺杂不同量的Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3(简称BCZT)系列无铅压电陶瓷,借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等研究了不同碱式碳酸钴掺杂量(x=0,0.55,0.89,1.3,1.8 wt.％)对BCZT无铅压电陶瓷的物相组成、显微结构及压电性能和介电性能的影响.结果表明:碱式碳酸钴的加入并没有改变所制备陶瓷的相结构,仍为单一斜方相钙钛矿,当x=1.8wt.％时,出现杂相.随着碱式碳酸钴掺杂量(x)的增大,BCZT无铅压电陶瓷的压电系数(d33)、平面机电耦合系数(kp)先增大后减小,介质损耗(tan δ)先减小后增大,而相对介电常数(εr)一直增大.当碱式碳酸钴(x)为1.3wt.％时,BCZT无铅压电陶瓷的综合性能最佳:d33=135 pC/N,εr=3399,kp=0.38,tanδ =0.029.     

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。     

BCZT无铅压电陶瓷的水热法制备及其性能EI北大核心CSCD

通过水热反应法低温烧结制备Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了烧结温度和时间对BCZT陶瓷的晶体结构和电学性能的影响。与固相反应法相比,由于水热法制备的BCZT前驱体的高活性,可以低温烧结制备BCZT陶瓷,低温烧结制备的BCZT陶瓷呈现纯钙钛矿结构、较为均匀的小晶粒微观形貌(小于10μm)和更高的致密度。通过水热法制备的BCZT陶瓷呈现优良的电学性能,其介电响应特征接近正常铁电体、又呈现一定的频率色散现象。1 340℃烧结18 h制备的BCZT陶瓷的剩余极化强度最大,Pr=6.84μC/cm2。1 320℃烧结18 h制备的BCZT陶瓷压电性能最佳,d33达到最大值213 p C/N。     

BCZT无铅压电陶瓷的水热法制备及其性能

通过水热反应法低温烧结制备Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了烧结温度和时间对BCZT陶瓷的晶体结构和电学性能的影响。与固相反应法相比,由于水热法制备的BCZT前驱体的高活性,可以低温烧结制备BCZT陶瓷,低温烧结制备的BCZT陶瓷呈现纯钙钛矿结构、较为均匀的小晶粒微观形貌(小于10μm)和更高的致密度。通过水热法制备的BCZT陶瓷呈现优良的电学性能,其介电响应特征接近正常铁电体、又呈现一定的频率色散现象。1 340℃烧结18 h制备的BCZT陶瓷的剩余极化强度最大,Pr=6.84μC/cm2。1 320℃烧结18 h制备的BCZT陶瓷压电性能最佳,d33达到最大值213 p C/N。     

Ba（1-x）CaxT0.95Zr0.05O3陶瓷相变和微观结构研究

采用固相合成法制备了系列Ca掺杂的Ba_（1-x）Ca_xT_（0.95）Zr_（0.05）O_3（x=0.1～1.0）（BCZT）陶瓷。通过XRD和SEM研究了Ca掺杂对BCZT陶瓷物相和微观结构的影响。结果表明,当Ca掺杂量较少时（x=0.1～0.2）,BCZT陶瓷为单一四方相钙钛矿结构;当Ca掺杂量较大时（x=0.9～1.0）,BCZT陶瓷为单一正交相钙钛矿结构。当Ca掺杂量为x=0.3～0.9）、时,BCZT陶瓷出现两相共存的过程。随Ca掺杂量增加,BCZT陶瓷晶粒尺寸先变小然后增大,相对密度逐渐增大;当x=1.0时相对密度达到最大值98%。     

Ba（1-x）CaxT0.95Zr0.05O3陶瓷相变和微观结构研究

采用固相合成法制备了系列Ca掺杂的Ba_（1-x）Ca_xT_（0.95）Zr_（0.05）O_3（x=0.1～1.0）（BCZT）陶瓷。通过XRD和SEM研究了Ca掺杂对BCZT陶瓷物相和微观结构的影响。结果表明,当Ca掺杂量较少时（x=0.1～0.2）,BCZT陶瓷为单一四方相钙钛矿结构;当Ca掺杂量较大时（x=0.9～1.0）,BCZT陶瓷为单一正交相钙钛矿结构。当Ca掺杂量为x=0.3～0.9）、时,BCZT陶瓷出现两相共存的过程。随Ca掺杂量增加,BCZT陶瓷晶粒尺寸先变小然后增大,相对密度逐渐增大;当x=1.0时相对密度达到最大值98%。     

压电报警器PZT压电陶瓷的制备研究

笔者采用传统的固相法制备PZT二元系压电陶瓷。研究了掺杂不同含量为0.1%,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%和0.35%的MnO_2和CeO_2对PZT压电陶瓷的结构、介电性能、压电性能和介电损耗的影响。并对其微观组织进行了研究。当锰的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能得到最佳的优化:tgδ=0.009 5;kp=0.634;d_(33)=611pC/N;ε=2 523。铈的掺杂使陶瓷的烧结温度升高,当铈的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能也得到了最佳的优化:tgδ=0.017;kp=0.623;d_(33)=563pC/N,ε=3 310。在原配方材料的基础上压电常数和机电耦合系数都有所增加。这对压电报警器的声压的提高、体积的减小有着重要的意义。     

MnO_2/CeO_2掺杂PZT压电陶瓷性能研究

压电报警器是采用压电陶瓷片作为核心的装置。它具有体积小而发生效果好的特点,因而得到广泛的应用。但是现存的报警器的声压级达不到实际的需求水平,这是因为压电陶瓷材料的性能限制。笔者采用传统的固相法制备PZT二元系压电陶瓷。研究了掺杂不同含量为0.10%,0.15%,0.20%,0.25%,0.30%和0.35%的MnO2和CeO2对PZT压电陶瓷的结构,介电性能,压电性能和介电损耗的影响。并对其微观组织进行了研究。当锰的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能得到最佳的优化:tgδ=0.009 5;kp=0.634pC/N;d33=611;ε=2 523。铈的掺杂使陶瓷的烧结温度升高,当铈的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能也得到了最佳的优化:tgδ=0.017;kp=0.623;d33=563pC/N;ε=3 310。综上所述,在原配方材料的基础上压电常数和机电耦合系数都有所增加。这对压电报警器的声压的提高、体积的减小有着重要的意义。     

不同烧结助剂对KNN压电陶瓷性能的影响

本文以高纯度的Nb_2O_5、Na_2CO_3、K_2CO_3粉体为原料,采用固相反应烧结的陶瓷制备方法,分别添加ZnO和CuO、K_4CuN_b8O_(23)、K_(5.4)CU_(1.3)Ta_(10)O_(29)、MnO_2、Bi_2O_3、Li_2O或Sb_2O_3等烧结助剂,制备了KNN无铅压电陶瓷材料,并研究了不同的烧结助剂对KNN压电陶瓷性能的影响。     

Ce改性0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9铋层状铁电陶瓷结构与性能

采用固相法制备了CeO_2掺杂改性的0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9(BIT-SBN)铋层状铁电陶瓷材料。系统研究了CeO_2掺杂对BIT-SBN基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构,样品的晶粒尺寸随着CeO_2掺杂量的增加而逐渐增大,并且沿a-b面的生长速度明显大于沿垂直c轴方向的生长速度;BIT-SBN基陶瓷的压电性能随着CeO_2的掺杂而显著提高,损耗明显降低。当CeO_2掺量为0.75 wt%时,样品具有最佳的电性能:压电常数d_(33)=28 pC/N,介电损耗tanδ=0.20%,机械品质因数Q_m=3015,居里温度T_C=595℃;并且此时样品具有良好的热稳定性,在高温器件领域具有一定的应用潜能。     

压电报警器PZT压电陶瓷的制备研究

本文采用传统的固相法制备PZT二元系压电陶瓷。研究了掺杂不同含量为0.1%,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%和0.35%的MnO_2和CeO_2对PZT压电陶瓷的结构、介电性能、压电性能和介电损耗的影响。并对其微观组织进行了研究。当锰的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能得到最佳的优化:tgδ=0.0095;kp=0.634p C/N;d33=611;ε=2523。铈的掺杂使陶瓷的烧结温度升高,当铈的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能也得到了最佳的优化:tgδ=0.017;kp=0.623;d33=563p C/N,ε=3310。在原配方材料的基础上压电常数和机电耦合系数都有所增加。这对压电报警器的声压的提高、体积的减小有着重要的意义。     

锆钛酸钡钙((Ba,Ca)(Zr,Ti)O_3)基无铅压电陶瓷研究的新进展

BCZT基无铅压电陶瓷具有优良的压电性能,是国内外无铅压电陶瓷领域研究的新热点,本文主要介绍了近年来国内外在锆钛酸钡基钙钛矿型无铅压电陶瓷体系中所开展的研究工作。着重讨论BCZT基无铅压电陶瓷的组分及其掺杂特性的影响、并总结国内外就改善BCZT陶瓷缺点(烧结困难、距离温度低、温度稳定性差)方面所取得的进展。通过上述的研究发现结合掺杂及组分设计,在不牺牲优秀压电性能的前提下,获得良好的温度稳定性,使BCZT陶瓷在未来取代铅基陶瓷成为可能。     

Nd^(3+)掺Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9压电陶瓷的结构与性能EI北大核心CSCD

采用固相法制备Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5–x)Nd_xNb_2O_9(NKBN–xNd^(3+),0≤x≤0.40,x为摩尔分数)铋层状无铅压电陶瓷,研究了不同Nd^(3+)掺杂量对NKBN–x Nd陶瓷显微结构、电学性能的影响及NKBN–0.20Nd^(3+)陶瓷高温下的电导行为。结果表明:所有样品均为单一的铋层状结构;当Nd^(3+)的掺杂量x为0.02时,样品的晶粒尺寸减小并趋于均匀,致密度提高;适量的Nd^(3+)掺杂能降低样品的介电损耗,提高NKBN陶瓷的压电常数d33。NKBN–0.20Nd^(3+)陶瓷样品的电学性能最佳:压电常数d_(33)=24 p C/N,机械品质因数Q_m=2 449,tanδ=0.40%,2P_r=1.11μC/cm^2。NKBN–0.20Nd^(3+)样品的阻抗谱表明:在高温区域陶瓷的晶粒对电传导起主要作用,当温度高于600℃时,样品主要表现为本征电导,NKBN–0.20Nd^(3+)和NKBN的电导活化能分别为1.85和1.64 e V。     

Nd~(3+)掺Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9压电陶瓷的结构与性能

采用固相法制备Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5–x)Nd_xNb_2O_9(NKBN–xNd~(3+),0≤x≤0.40,x为摩尔分数)铋层状无铅压电陶瓷,研究了不同Nd~(3+)掺杂量对NKBN–x Nd陶瓷显微结构、电学性能的影响及NKBN–0.20Nd~(3+)陶瓷高温下的电导行为。结果表明:所有样品均为单一的铋层状结构;当Nd~(3+)的掺杂量x为0.02时,样品的晶粒尺寸减小并趋于均匀,致密度提高;适量的Nd~(3+)掺杂能降低样品的介电损耗,提高NKBN陶瓷的压电常数d33。NKBN–0.20Nd~(3+)陶瓷样品的电学性能最佳:压电常数d_(33)=24 p C/N,机械品质因数Q_m=2 449,tanδ=0.40%,2P_r=1.11μC/cm~2。NKBN–0.20Nd~(3+)样品的阻抗谱表明:在高温区域陶瓷的晶粒对电传导起主要作用,当温度高于600℃时,样品主要表现为本征电导,NKBN–0.20Nd~(3+)和NKBN的电导活化能分别为1.85和1.64 e V。     

(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-Fe2O3无铅压电陶瓷的性能研究

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15) (Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-xmol％Fe2O3(简写为BCTZS-xFe)无铅压电陶瓷.研究了不同掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电、铁电及压电性能的影响.结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,少量掺杂能使晶粒长大,提高电性能.在x=0.025时,具有最佳的综合电性能,压电常数d33 =515 pC/N,机电耦合系数kp=48.2％,机械品质因数Qm =182,2Pr=18.2 μC/cm2,2Ec =4.3 kV/cm,介电常数εr=5175.     

Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷介电性能研究

采用传统固相法制备了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂(Ba_(0.71),Sr_(0.29))TiO_3(BST)陶瓷。研究了Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量对BST电容器陶瓷介电性能、物相组成和微观结构的影响。结果表明:随着Bi_4Ti_3O_(12)掺杂的增加,BST陶瓷的相对介电常数逐渐减小,介电损耗先减小然后增大,Bi_4Ti_3O_(12)掺杂后的BST陶瓷仍为钙钛矿结构。当Bi_4Ti_3O_(12)掺杂量为1.6 wt%时,BST陶瓷的综合介电性能最好,εr为3744,tanδ为0.0068,ΔC/C为+1.70%,-44.61%,容温特性符合Y5V特性。     

应用于高温压电传感器的铋层状无铅压电陶瓷综述

介绍了铋层状无铅压电陶瓷的结构及其性能改进方法,着重综述了(Bi_2O_2)~(2+)(AB_2O_7)~(2-)基,(Bi_2O_2)~(2+)(A_2B_3O_(10))~(2-)基及(Bi_2O_2)~(2+)(A_3B_4O_(13))~(2-)基压电材料的改性研究进展。对于开发新的具有高压电活性及高居里温度的无铅铋层状压电陶瓷具有借鉴意义,对制备高温压电传感器的选材具有一定的参考价值。     

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。     

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。