Nb掺杂PLZT压电陶瓷性能研究

探讨Nb2O5掺杂对Pb1-xLax(ZryTi1-y)1-x4O3(x=7%,0＜y＜1)(简称PLZT)压电陶瓷性能影响.通过X射线衍射及扫描电镜分析Pb1-xLax(ZryTi1-=y)1-x/4O3 0.5%NbzOs陶瓷的相组成和显微结构.结果表明合成温度1060℃时,可以得到钙钛矿结构.随着Nb2O5掺杂量的增大,四方相的含量减少,准同型相界向三方相移动.掺杂NbzO5的质量分数为0.5%,Zr/Ti=57.5/42.5时,得到的压电陶瓷介电、压电性能最优,εT33/ε0=3100,tan6=1.96%,d33=550PC/N,Kp=0.67.     

CuO掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的研究

用传统固相反应法在不同温度下烧结制备了不同含量CuO掺杂的0.45(Ba0.7Ca0.3)TiO3-0.55Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BCZT45)无铅压电陶瓷,研究了CuO掺杂对BCZT45陶瓷微观形貌、相结构、介电和压电性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明所有陶瓷均形成了钙钛矿结构,Cu2+固溶进入BCZT45晶格,Cu2+部分取代Ti4+引起晶格畸变。加入CuO改善了BCZT45陶瓷的烧结性能,降低了烧结温度,使陶瓷在1350℃即可烧结,提高了陶瓷密度。随着CuO含量的增加,陶瓷的介温曲线向低温方向移动。掺杂少量CuO后,BCZT45陶瓷的压电常数增大,随着CuO掺杂量的增加又急剧降低。掺杂CuO含量为0.25mol%的BCZT45陶瓷具有最好的电学性能:压电常数d33=340pC/N,室温介电常数εr=3147,介电损耗tanδ=0.025。     

KNN-BT-BZ系无铅压电陶瓷的研究

采用传统电子陶瓷方法制备了(0.94-x)K0.49Na0.51NbO3-xBaTiO3-0.06BaZrO3(x=0～0.04mol,简称KNN-BT-BZ)体系无铅压电陶瓷,研究BaTiO3含量对该体系陶瓷的晶体结构与压电、介电性能的影响。结果表明:所研究组成范围内所有陶瓷样品均具有单一钙钛矿结构,随着BaTiO3含量x的增加,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数kp先增加后降低,机械品质因数Qm和介电常数εT33/ε0均增大,同时介电损耗tanδ减小。当x=0.03时,该组成陶瓷具有较好的压电性能:d33达322pC/N,kp为42%,Qm=193,εT33/ε0=423和tanδ=0.045。     

掺Sr改性Bi0．5（Na0．8K0．2）0．5TiO3无铅压电陶瓷的微观结构和性能研究

采用传统的陶瓷工艺制备了Sr掺杂Bi0.5（Na0.8K0．2）0．5TiO3无铅压电陶瓷（化学式为[Bi0.5（Na0.8K0．2）0．5]1-xSrxTiO3，x=0～0．1），研究了Sr掺杂对陶瓷样品的微观结构、压电以及介电性能的影响。X射线衍射结果表明：当掺杂量较小时（x=0，0．02），样品为四方相；随着掺杂量的增加（x=0．04～0．1），样品逐渐转变为三方相。压电与介电性能测试结果表明：样品的压电常数西3和机电耦合系数kp开始时都随着X的增加而逐渐增大，并分别在x=0．06和x=0．04时达到最大值，其后随着X的增加都逐渐减小：样品的介电常数ε^T33／ε0则随X的增加而几乎线性增加。在x=0．06时，样品的d33=178pC／N，kp=31％，ε^T33／ε0=850。     

铁掺杂对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统电子陶瓷工艺制备了(PNW-PMS-PZT-x ω/%Fe2O3)四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明1150℃烧结陶瓷为纯钙钛矿相结构,随着Fe2O3掺杂量的增加,材料体系由四方相向三方相过渡;随着Fe2O3添加量的增加,晶粒逐渐变大.详细研究了不同剂量的铁掺杂对压电陶瓷介电和压电性能的影响,随着Fe2O3掺杂量的增加,εr,d33和kp逐渐增加,Fe2O3掺杂量为0.2ω/%时达到各自的最大值,然后逐渐降低;随着Fe2O3掺杂量的增加,tanδ和Tc逐渐减少,Qm逐渐增大.Fe2O3掺杂量为0.2 ω/%的PNW-PMS-PZT压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器.其性能为εr=1965,tanδ=0.0059,kp=0.642,Qm=1358,d33=360 pC/N和Tc=225℃.     

Li、Sb、Ta共掺杂对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷相结构和压电性能的影响

采用固相法及常压普通烧结方法,制备了Li、Sb、Ta共掺杂的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷(Na0.52K0.44Li0.04)(Nb1-x-ySbxTay)O3,通过调节x、y在0至0.10之间的取值,研究Sb、Ta两种元素共掺杂对铌酸钾钠基陶瓷相结构、压电和介电性能的影响,获得优化的掺杂比例。在研究的组成范围内,随着Sb含量的增加,所得样品均存在一个由正交相向四方相的O-T相变,而随Ta含量的增加,相组成没有变化,且存在一个成分窗口,对应一系列具有较优压电性能的组分。在x=0.05,y=0.06的组分附近时,性能达到最优,d33～334pC/N,Kp～0.35,介电常数约为1900,介电损耗约为2.7%,Pr～16.4μC/cm2,Ec～8.4kV/cm。     

(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xLiBiO3无铅压电陶瓷的结构与压电性能（英文）

采用传统固相反应制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3–xLiBiO3[(1–x)KNN–xLB](x=0,0.0005,0.001,0.002,0.004,0.006,0.008,0.010)压电陶瓷,并分析研究了其微结构及电性能。结果表明,LB 掺杂的 KNN 陶瓷主要形成了钙钛矿结构,没有检测到第二相的存在,并且陶瓷的相结构出现直接由正交相过渡到立方相的"反常"转变;随着LB 掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐细化,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数kp先略有增加后显著下降,且分别在x=0.002和 x=0.001时达到最大值,分别为115pC/N和0.2701;陶瓷的介电常数εr随x增大先增加后略有降低,当 x=0.006时获得最大值,为871.8。     

(0.96Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3~-0.04BaTiO_3)-(0.98K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3~-0.02LiTaO_3)无铅压电陶瓷的结构分析与性能研究

研究了(1-x)(0.96Bi_0.5Na_0.5TiO_3-0.04BaTiO_3)-x(0.98K_0.5Na_0.5NbO_3-0.02LiTaO_3)(BNTBT-KNNLT)体系在0≤x≤0.07这一组分区域的结构和性能.X射线衍射谱发现,这一系列组分在室温下形成纯钙钛矿型固溶体,没有其他杂相产生.(111)峰的峰位和峰形随组分的变化有规律的变化.随着KNNLT组分的加入,压电及介电等性能有比较明显的改变.压电性能随KNNLT的加入出现最大值.当x=0.02时,压电常数d_(33)=125 pC/N.介电常数在室温下随组分的增加而增加.电滞回线的结果显示,尽管在BNTBT中掺杂了KNNLT,这一系列的压电陶瓷仍然具有较大的矫顽场.当x=0.02时,室温下介电常数和剩余极化强度分别为:ε_r=1455,P_r=32.3 μC/cm~2.实验结果表明适量的KNNLT掺杂进BNTBT中可以改善BNTBT的压电和介电性能.     

铋基无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-BiCrO3的微观组织与电性能

采用传统陶瓷制备方法,制备一种新型无铅压电陶瓷 (1-x)Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-xBiCrO3 (BNKT-BCx).研究Bi基铁电体BiCrO3对BNKT-BCx陶瓷晶体结构和压电介电性能的影响.结果表明:在所研究的组成范围内,陶瓷材料的主体结构为纯钙钛矿固溶体,微量BiCrO3(x=0～0.02,摩尔分数)不改变陶瓷的晶体结构;当BiCrO3含量x＞0.02时,晶体结构由三方、四方共存转变为伪立方结构,并出现明显的第二相;当x=0.015时,d33=168 pC/N;当x=0.01时,kp=0.32,为该体系压电性能的最大值;随BiCrO3含量的增加,陶瓷的低温介电反常峰向低温移动,高温介电反常峰向高温移动,反铁电相区域增加,弥散指数增加.     

Nd掺杂K0.53Na0.47NbO3基无铅压电陶瓷的结构和性能

采用固相反应合成法制备稀土Nd掺杂0.942(Na0.53K0.47)NbO3-0.058LiNbO3(KNNLN)无铅压电陶瓷。采用XRD、红外和拉曼等方法对其结构进行表征,并测试其介电性能。结果表明:掺杂稀土Nd能够有效地固溶到KNNLN基体中;Nd掺杂通过Nb位替代而扰乱了Nb—O6键并使得其强度变弱,进而导致KNNLN样品的相结构变化。Nd掺杂量在1%~2%时,样品中出现了四方相和立方相共存区;随着Nd掺杂量的进一步增加,KNNLN的晶体结构发生从四方和斜方相共存向四方和立方相共存的连续变化;稀土Nd掺杂能够明显地提高样品的室温介电常数并在一定程度上降低KNNLN基陶瓷的室温介电损耗。2%Nd掺杂KNNLN压电陶瓷样品的压电系数d33和介电常数εr值分别约为128 pC/N和694。相比之下,未掺杂KNNLN压电陶瓷的d33和εr值分别约为87 pC/N和545。     

镨掺杂PZT二元系压电陶瓷性能研究

以固态氧化物为原料，采用传统方法制备错掺杂PZT压电陶瓷。通过XPS，XRD以及SEM方法分析组成为Pb1-1．5xPbZr0．54Ti0．46O3（x=0．02～0．08）压电陶瓷的元素价态，相组成以及显微结构。结果发现：合成温度900℃，可以得到钙钛矿结构。在镨掺杂为3mol％的准同型相界附近三方相和四方相并存，综合性能达最佳值：E33^T／ε0=2000，d33=418pC/N，Kp=52．9％，Qm=75。随着镨掺杂量的增加，Pr-PZT陶瓷的居里温度降低。     

BS含量对xBS-(96-x)PZT-4LN压电陶瓷组织与性能影响

用前驱体法制备了xBS-(96-x)PZT-4LN(x=22,26,30,34)压电陶瓷,研究了BS含量对陶瓷微观形貌、物相组成、介电和压电性能的影响。结果表明,BS含量对x BS-(96-x)PZT-4LN压电陶瓷的晶粒尺寸影响不明显;体系处于三方相到四方相之间的过渡范围;随着BS含量增加,压电和介电性能先增大后下降,当x=26时,陶瓷介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数k_p、介电损耗角正切tanδ和机械品质因数Qm均获得极值。     

Ag+掺杂Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷的无压烧结及性能研究

铅基压电陶瓷在制备、使用及废弃处理过程中都会造成环境污染,随着环保意识的增强,无铅压电陶瓷必将逐步替代铅基压电陶瓷.Na0.5K0.5NbO3是一种很有潜力的无铅压电陶瓷,掺杂各种元素提升Na0.5K0.5NbO3陶瓷的压电性能成为当今研究热点之一.本研究以Ag2O、Na2CO3、K2CO3、Nb2O5为原料,经750 ℃焙烧分别合成了Na0.5K0.5NbO3和AgNbO3粉料,再经配料、混料与成型,在1060 ℃埋粉烧结,制备出Ag+掺杂的Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷(xAgNbO3-(1-x)Na0.5K0.5NbO3,ANKN),并在较宽成分范围内(Ag+含量,x=0～50 at%)系统研究了Ag+掺杂对ANKN陶瓷性能的影响.XRD结果表明,ANKN陶瓷的主相为钙钛矿型结构,当x＞16 at%,开始出现K5.75Nb10.85O30杂相,随着Ag掺杂量的增加,杂相的衍射峰增强.电学性能测试结果表明,当x＜20 at%,随Ag掺杂量的增加ANKN陶瓷的压电常数、介电常数等略有升高;当x＞20 at%,ANKN陶瓷的各项性能均开始降低;Ag掺加量为x=16 at%时ANKN陶瓷性能最佳,压电常数d33达到110 pC/N,平面机电耦合系数kp为30%,相对介电常数εr为358,居里温度Tc为300 ℃.     

铬掺杂PMS-PZT压电材料的研究

采用固相法制备铬掺杂PMSZT压电陶瓷,研究了在不同烧结温度下铬掺杂Pb1.04(Mn1/3Sb2/3)0 05ZrxTi0.95-xO3+z%(质量分数)Cr2O3陶瓷的介电和压电性能,分析讨论了Cr2O3掺杂量以及烧结温度与相组成,显微结构和电性能的关系.结果表明,Cr2O3掺杂0.6%(质量分数),烧结温度1260℃时,PMSZT压电陶瓷的居里温度最低且电性能优良,ε33T/ε0=1650,tan δ=0.006,d33=328pC/N,Kp=0.63,Qm=2300.     

(Bi0.5Na0.5)TiO3-Ba(Ti,Zr)O3固溶体无铅压电陶瓷

改善烧结制度制备(Bi0.5Na0.5)TiO3-Ba(Ti,Zr)O3(简称BNT-BZT)系无铅压电陶瓷,能得到较高的致密度.该压电陶瓷具有良好的电学性能.电学性能的最佳成分点位于准同型相界附近四方相的区域,组成为(Bi0.5Na0.5)TiO3-xBa(TiyZr)O3x=0.09～0.12的范围内,此时具有最大的压电常数(d33=147pC/N)和室温介电常数(ε33T/ε0=881.4).BNT-BZT陶瓷体系的机电耦合系数Kp受BZT含量的影响较小,而BZT含量对机械品质因数Qm的影响较大.     

(1-x)K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-xLiBiO_3无铅压电陶瓷的结构与压电性能(英文)

采用传统固相反应制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3–xLiBiO3[(1–x)KNN–xLB](x=0,0.0005,0.001,0.002,0.004,0.006,0.008,0.010)压电陶瓷,并分析研究了其微结构及电性能。结果表明,LB 掺杂的 KNN 陶瓷主要形成了钙钛矿结构,没有检测到第二相的存在,并且陶瓷的相结构出现直接由正交相过渡到立方相的"反常"转变;随着LB 掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐细化,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数kp先略有增加后显著下降,且分别在x=0.002和 x=0.001时达到最大值,分别为115pC/N和0.2701;陶瓷的介电常数εr随x增大先增加后略有降低,当 x=0.006时获得最大值,为871.8。     

Ag^＋掺杂Na0．5K0．5NbO3无铅压电陶瓷的无压烧结及性能研究

铅基压电陶瓷在制备、使用及废弃处理过程中都会造成环境污染，随着环保意识的增强，无铅压电陶瓷必将逐步替代铅基压电陶瓷。Na0．5K0．5NbO3是一种很有潜力的无铅压电陶瓷，掺杂各种元素提升Na0．5K0．5NbO3陶瓷的压电性能成为当今研究热点之一。本研究以Ag2O、Na2CO3、K2CO3、Nb2O5为原料，经750℃焙烧分别合成了Na0．5K0.5NbO3和AgNbO3粉料，再经配料、混料与成型，在1060℃埋粉烧结，制备出Ag^＋掺杂的Na0.5K0．5NbO3无铅压电陶瓷（xAgNbO3-（1-x）Na0.5K0．5NbO3，ANKN），并在较宽成分范围内（Ag^＋含量，x=0-50at％）系统研究了Ag^＋掺杂对ANKN陶瓷性能的影响。XRD结果表明，ANKN陶瓷的主相为钙钛矿型结构，当x〉16at％，开始出现K5-75Nb10．85O30杂相，随着Ag掺杂量的增加，杂相的衍射峰增强。电学性能测试结果表明，当x〈20at％，随Ag掺杂量的增加ANKN陶瓷的压电常数、介电常数等略有升高；当x〉20at％，ANKN陶瓷的各项性能均开始降低；Ag掺加量为x=16at％时ANKN陶瓷性能最佳，压电常数d33达到110pC／N，平面机电耦合系数kp为30％，相对介电常数εr为358，居里温度Tc为300℃。     

NiW改性PMSZT压电陶瓷的性能研究

研究了NiW含量对PMS-xPNW-(0.95-x)PZT体系的相组成、显微结构、电性能的影响.结果发现:900℃合成温度下可以制备出完全的PNW-PMS-PZT钙钛矿压电陶瓷.随着NiW含量的增加,物相由四方相和三方相共存的准同型相界处过渡到三方相,居里温度下降.1090℃的烧结温度下,x=0.01时,PMS-xPNW-(0.95-x)PZT陶瓷性能优良,ε33T/ε0=1560,tanδ=0.002,Kp=0.613,Qm=1275,d333=365 pC/N.谐振频率变化率随温度变化由正到负.该体系适用大功率压电材料.     

NiW改性PMSZT压电陶瓷的性能研究

研究了NiW含量对PMS-xPNW-(0.95-x)PZT体系的相组成、显微结构、电性能的影响.结果发现900℃合成温度下可以制备出完全的PNW-PMS-PZT钙钛矿压电陶瓷.随着NiW含量的增加,物相由四方相和三方相共存的准同型相界处过渡到三方相,居里温度下降.1090℃的烧结温度下,x=0.01时,PMS-xPNW-(0.95-x)PZT陶瓷性能优良,ε33T/ε0=1560,tanδ=0.002,Kp=0.613,Qm=1275,d333=365 pC/N.谐振频率变化率随温度变化由正到负.该体系适用大功率压电材料.     

(1-x)LiNbO_3-xBiAlO_3(x=0～0.7)陶瓷的制备及性能

采用固相合成法制备了(1–x)LiNbO3-x BiAlO_3(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07)无铅压电陶瓷。研究了BiAlO_3对Li NbO_3陶瓷的物相结构、显微组织、介电及压电性能的影响。研究表明:当掺杂量为0.01时,所得陶瓷为纯相钙钛矿结构,当掺杂量超过0.03时出现杂相。所得陶瓷的相对密度均在96%以上,具有较好的致密度。随BiAlO_3含量的增加,晶粒尺寸略有增大。BiAlO_3的加入使复介电常数的共振峰有向低频方向移动的趋势。压电及介电性能的变化规律与晶粒尺寸变化一致,即随BiAlO_3含量的增加,d33和复介电常数的实部ε′均在x=0.07时出现最大值。因此,适量添加BiAlO_3可以增加LiNbO_3陶瓷的介电性能与压电性能。