(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷研究进展

(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷体系是目前研究最广泛的功能陶瓷材料之一.综述了BNT基无铅压电陶瓷的研究现状,讨论了相关体系的设计方法、铁电性、压电性以及BNT体系的制备方法.分析比较了BNT系压电陶瓷与Pb(Zr,Ti)O3(PZT)压电陶瓷的性能差异以及存在的问题,对BNT基无铅压电陶瓷进行了展望.     

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.     

Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用传统的干压成型法制备了Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了不同K0.5Bi0.5TiO3含量对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3陶瓷的微观结构与电性能的影响规律.结果表明,Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷随K0.5Bi0.5TiO3含量增加,晶格常数增大,密度减小,晶粒尺寸减小,压电常数先增大后减小,介电常数增大,介电损耗增加,机械品质因数下降,而居里温度不断升高,在200℃附近存在由铁电相向反铁电相转变的一个相变点,组分为0.84 Na0.5Bi0.5TiO3-0.16 K0.5Bi0.5TiO3的陶瓷位于准同型相界附近,具有最佳的压电性能.     

溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究进展

钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3,简写为NBT)基无铅压电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、易控制性等优点而备受关注.综述了溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3粉体及制备出的陶瓷的结构和性能特点.总结了用溶胶-凝胶法制备压电和介电性能显著提高的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的研究进展.研究表明,溶胶-凝胶法在制备压电陶瓷方面具有均匀性好、纯度高,烧结温度低等优点.展望了该工艺的发展方向.     

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℃).     

正交试验辅助分析溶胶-凝胶法制备Bi0.5Na0.5TiO3粉体过程中的主导因素

以钛酸四丁酯、五水硝酸铋和无水乙酸钠为原料,用溶胶-凝胶法制备Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)细粉,通过XRD和TEM表征粉体的结构和形貌。采用正交试验法,分析了反应温度、溶液pH值、加水量对最终BNT粉体粒径的影响。结果表明,各因素对粉体晶粒尺寸影响的显著性水平由大到小依次为加水量溶液pH值反应温度;反应温度为60℃、溶液pH值为4.5、加水量为7.2mL的条件下制得粉体的平均晶粒尺寸约为200～350nm。     

(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.     

(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%.     

(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.     

(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了（Na0.5Bi0.5)Tio3（简写为NBT）基无铅压电陶瓷的发展现状，特性及影响因素，用分子轨道理论解释了NBT强铁电性的成因，对研究较多的三个体系：NBT-ATiO3(A=Ca,Sr,Ba),NBT-BNbO3(B=Na,K)和NBT－Ln掺杂体系给予了概括介绍，内容包括成分配比，性能和应用，并提出了NBT基无铅压电陶瓷的设计原则。     

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.     

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.     

直接反应烧结法制备(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3系无铅压电陶瓷的性能研究

采用直接反应烧结法制备了(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的压电性能和显微结构.结果表明,直接反应烧结法不影响BNBT陶瓷的钙钛矿相结构,但可使准同型相界处组成的四方相含量增加;直接反应烧结的BNBT陶瓷呈无变形,收缩率稍大于采用传统固相法制成的陶瓷样品,晶粒明显较大,并具有更好的压电介电性能,其中,d33=166pC/N,tanδ=0.03.     

(Bi0.5Na0.5)1-x(BaaSrb)x TiO3无铅压电陶瓷体系的设计、制备与性能

综合考虑(Bi0.5Na0.5) TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的A-位、B-位原子的原子量差、离子半径差和电负性差,提出了一种BNT基无铅压电陶瓷的设计方法.依据BNT基无铅压电陶瓷所报道的相关数据,定义了ABO3型压电陶瓷的综合因子F(w)为 F(w)= M+R+100X,式中,M为A-位和B-位离子的质量差,R为A-位和B-位离子的离子半径差,X为A-位和B-位离子的电负性差.研究发现,F(w)与BNT基无铅压电陶瓷的压电耦合系数k33和kp, 以及压电常数d33有非常紧密的关系.根据该方法设计了(Bi0.5Na0.5)1-x(BaaSrb)xTiO3无铅压电陶瓷新体系,并申报了国家发明专利.研究结果表明,该体系压电陶瓷具有很好的工艺特性和压电响应,高的压电常数,其机电耦合系数kp为0.311,压电常数d33高达146pC/N,居里温度Tc为310℃,是一种很有实际应用前景的新型压电陶瓷材料体系.     

柠檬酸盐法制备(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷的研究

用柠檬酸盐法制备了(Bi0．5Na0．5)0．94Ba0．06TiO3陶瓷。陶瓷的体积密度比传统固相法所得陶瓷的体积密度有所增加，可达到98％理论密度。热重-差热(TG-DTA)分析显示，BNBT6陶瓷粉体的柠檬酸盐法合成温度比传统固相合成温度低300℃左右。d33测试表明，陶瓷的d33值可达110pC／N。     

(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.