传统工艺制备铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的性能控制

介绍了采用传统陶瓷制备工艺,为获得晶粒细小、组织致密、性能良好的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷,目前所采取的性能控制措施,即添加助烧剂、掺杂改性、添加第二组元、准同型相界的研究及调整n(Na)/n(K),来调整NKN陶瓷的性能。展望了NKN基无铅压电陶瓷的发展趋势。     

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。     

CuO掺杂KNLN无铅压电陶瓷的液相烧结

选取室温下为正交-四方两相共存的0.94(Na0.52K0.48)Nb03-0.06LiNb03为基方,过量添加1.5mol%的Na2CO3和1mol%的CuO,采用传统固相法制备样品,研究其显微形貌、异常长大晶粒和小品粒的相结构以及晶粒和液相成分。结果表明,CuO的添加有助于液相在较低烧结温度下形成,从而促进晶粒生长,也有助于样品的致密化烧结:样品中的异常长大晶粒和部分小品粒都具有品格常数相似的钙钛矿相结构;Cu可以固溶入KNLN主晶相中,但其固溶度有限,晶粒边缘成分的钠含量高于钾含量,而液相成分中的钾含量高于钠含量,在KNLN-CuO的液相烧结过程中存在明显的分凝情况。     

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。     

Co_2O_3掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了K_0.5Na_0.5NbO_3+xCo_2O_3(0≤x≤1%)无铅压电陶瓷,使用XRD、SEM、 Agilent 4294A精密阻抗分析仪等对该体系的相组成、显微结构、压电及介电等性能进行表征.结果表明:Co_2O_3的掺入并没有改变K_0.5Na_0.5NbO_3的晶体结构,该陶瓷材料仍然为正交相钙钛矿结构;Co_2O_3的掺入使材料的晶粒尺寸明显增大,但当x=1%时,晶粒尺寸减小,说明过多的Co_2O_3有抑制晶粒长大的作用;Co_2O_3的掺入使200 ℃附近的正交→四方铁电相变温度TO-T向低温方向移动,居里温度TC向高温方向移动,同时材料的压电常数d_(33)、机电耦合系数k_p均随之先增大后减小,机械品质因数Qm整体增大,1 kHz频率下的介电常数ε_r和介电损耗tanδ降低,密度显著增大.当x=0.5%时,陶瓷性能最佳:d_(33)=103 pC/N,k_p=0.362, tanδ=1.8%,ε_r=234,Qm=182,ρ=4.29 g/cm~3.     

反应烧结技术制备铌镁酸铅压电陶瓷

采用反应烧结工艺制备铌镁酸铅陶瓷,研究不同Mg源反应物对陶瓷物相组成和微观结构的影响。结果表明,以MgO为反应物时,在升温过程中部分PbO未参与反应,即使在1 200℃保温4 h后仍会有Pb1.83Nb1.71Mg0.29O6.39焦绿石相残留,对晶粒生长及致密化进程起阻碍作用,难以在低温下实现高相对密度,基体晶粒在PbO熔化后通过溶解？析出机制形成近球状形貌。以（MgCO3）4.Mg（OH）2.5H2O为反应原料时,由其热分解所得的MgO具有更为细小的粒度和较高的反应活性,在850℃保温1 h即可充分反应获得单一钙钛矿物相,保温4 h后相对密度可达95%,晶粒形貌随温度升高从近球状演变成紧密排列的多面体。     

BCZT掺杂对KNLNTS无铅压电陶瓷的影响

采用固相反应法制备了(1-x)(K0.49Na0.51)0.98Li0.02(Nb0.77Ta0.18Sb0.05)O3-x(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3[(1-x)KNLNTS-xBCZT,x=0～0.02]无铅压电陶瓷,系统研究了BCZT掺杂量对陶瓷电性能的影响。结果表明:BCZT的适量掺入有效地降低了陶瓷的介电损耗,使晶粒细化,增加了陶瓷致密度。随着BCZT掺杂量x的增加,陶瓷的晶体结构由正交相向四方相转变,在x=0.008～0.01区间出现正交相与四方相两相共存的区域。并在x=0.01时该组成陶瓷具有最佳的压电性能:压电常数d33=345pC/N,平面机电耦合系数kp=44.7%,机械品质因素Qm=63,介电损耗tanδ=0.026,以及较高的介电常数εT33/ε0=2248。     

反应制度对两步熔盐法制备铌酸钾钠粉体形貌的影响

以两步熔盐法(TMS)合成片状KxNa1-xNbO3(KNN)粉体,首先以K2CO3、Nb2O5为原料,KCl为熔盐合成层状结构前驱体K4Nb6O17(K4N6),再以K4N6和K2CO3为原料,在NaCl-KCl复合熔盐中合成片状KNN粉体,研究保温时间(0～180min)和升温速率(1～10℃/min)对KNN粉体形貌的影响。结果表明:在升温速率相同的情况下,保温时间越长,立方状的KNN的含量越高;保温时间相同时,提高升温速率,容易破坏其片状形貌。当以1℃/min升至1000℃后直接自然冷却,可合成片状形貌好、径向比高的纯KNN粉体,扫描电镜照片显示晶粒长30～60μm,厚1～2μm,偏光显微照片显示该晶体颗粒为生长良好的单晶,该片状晶粒可作为制备织构化KNN压电陶瓷的优良模板剂。     

KxNa1-xNbO3无铅压电陶瓷的常压烧结及其性能研究

以固相法合成了铌酸钾钠(KxNa1-xNbO3)粉体,采用常压烧结制备了铌酸钾钠无铅压电陶瓷,研究了粉体相组成,烧结温度,极化电压与陶瓷致密度、电学性能的关系。结果表明:当x=0.5,烧结温度为1050℃,极化电压为3kV/mm时,可制备出具有较好压电性能的铌酸钾钠压电陶瓷(相对密度为94%,压电常数d33=105pC/N,平面机电耦合系数kp=0.39,介质损耗tanδ=0.29,机械品质因数Qm=45,介电常数εr=720)。随着极化电场的增加,陶瓷压电性能提高,当极化电场E=3kV/mm时,极化基本达到饱和。     

偏铌酸铅压电陶瓷及其超声无损检测应用

偏铌酸铅是一种重要的钨青铜结构高居里温度功能陶瓷,在高温领域具有很大的应用前景,但其存在压电活性低,难以烧结等问题,这些问题限制了该陶瓷的应用。元素掺杂取代是改性偏铌酸铅陶瓷的研究热点。综述了偏铌酸铅陶瓷的特点以及部分改性后的陶瓷在超声无损检测等领域的应用前景,对用偏铌酸铅陶瓷制作换能器的研究工作具有一定的借鉴意义。     

钛酸铋钠基压电材料制备技术研究进展

钛酸铋钠(BNT)基压电材料因具有较好的电学性能以及高居里温度等优点,成为了压电材料领域的研究热点之一。如何制备出性能优异的钛酸铋钠基压电材料,是满足各个领域应用要求的重要环节。重点综述了近年来钛酸铋钠基压电材料制备技术的研究进展,从固相烧结、放电等离子烧结以及微波烧结等角度对其烧结技术进行论述;从溶胶-凝胶、脉冲激光沉积和射频磁控溅射等角度对其薄膜制备技术进行综述;对热喷涂制备压电涂层的机理和工艺进行总结。结果表明,烧结温度是影响块体材料结构和性能的关键因素,其中放电等离子烧结与微波烧结相较于传统的固相烧结能够有效控制材料的烧结温度;在钛酸铋钠薄膜的制备中对沉积温度、氧气压力以及退火温度的控制可以有效提高薄膜电学性能;热喷涂制备的钛酸铋钠涂层通过热处理工艺能够改善涂层的电学性能,并且热喷涂能够在复杂零件表面实现压电涂层的可控制备,其中钛酸铋钠压电陶瓷薄膜和涂层的制备扩展了其应用范围。最后,展望了压电陶瓷材料技术的未来发展趋势,为压电材料制备技术的研究提供了一定的参考。     

无铅压电材料的高通量制备与模型模拟

基于现有无铅压电材料的压电性都很低的现状,文章设计并建立了无铅钙钛矿模型,将高通量组合材料的理论和实验融合并协同,通过理论模型对可能的组合进行预计算仿真。在压电材料的纤维内引入金属芯,形成含金属芯压电纤维增强聚合物基复合材料是现阶段制备优异材料的可行方法。在已有相关成果基础上,进一步开展基于变分渐近理论的含金属芯压电纤维聚合物基复合材料（MPF-PMCs）性能表征和多尺度模拟,提出在原材料连续介质力学和均匀化理论的基础上,利用非均质性等固有小参数构建一种无需特定假设的MPF-PMCs多尺度模型,以准确预测其时变、非线性压电-黏弹-塑性性能,揭示微观尺度信息对损伤失效性能的影响机理,为今后高通量制备无铅压电材料提供了新的思路。     

KxNa1-xNbO3无铅压电陶瓷的制备工艺分析

采用同相合成及常压烧结法制备了铌酸钾钠(KNN)无铅压电陶瓷,利用阿基米德排水法测定陶瓷的密度,通过X射线衍射进行陶瓷的物相分析,使用扫描电镜(SEM)观察了陶瓷的表面形貌.分析了相组成、烧结温度和保温时间对陶瓷烧结性能的影响.结果表明:采用固相合成法制备的KNN无铅压电陶瓷为具有钙钛矿结构的固溶体;钾取代立方相NaNbO3中的钠使晶格发生畸变及晶格常数变大,引起了致密度下降、晶粒尺寸增大;在合适的温度范围内,延长保温时间,提高烧结温度有利于晶体的发育与长大;烧结温度过高或保温时间过长,在烧结过程中Na、K元素易挥发从而导致陶瓷致密度下降.     

无铅钎料的研究现状及进展

从环保概念出发,介绍了使用无铅钎料的必要性;综述了近几年国内外无铅钎料的研究现状;分析了无铅钎料研究必须解决的几个关键问题,并提出了解决这些问题的思路和建议。     

无铅钎料的研究现状及进展

从环保概念出发，介绍了使用无铅钎料的必要性；综述了近几年国内外无铅钎料的研究现状；分析了无铅钎料研究必须解决的几个关键问题，并提出了解决这些问题的思路和建议。     

陶瓷注射成型制备技术的研究与进展

陶瓷注射成型（CIM）是将聚合物注射成型方法与引淘瓷制备工艺相结合而发展起米的一种制备陶瓷零部件的新工艺。日前,陶瓷注射成型已广泛用于各种陶瓷粉料和各种工程陶瓷制品的成型。用该工厂艺制备的各种精密陶瓷零部件,已用于航空、汽车、机械、能源、光通讯、生命医学等领域。主要从陶瓷注射成犁过程、粉伴表面改性、脱脂新工艺、微注射成型、国内外研究和应用等打面就陶瓷注射成型的发展过程作了系统的阐述。最后对陶瓷注射成型技术进行了展望。     

纳米陶瓷涂层制备技术的研究进展

综述了近年来纳米陶瓷涂层制备技术的研究进展,介绍了热喷涂法、冷喷涂法和热化学反应法等技术的研究成果,分析了各种制备技术的优缺点,并展望了今后纳米陶瓷涂层的发展方向.     

Ag掺杂Al2O3陶瓷膜的制备与工艺优化

利用异丙醇铝通过溶胶-凝胶法制碍Al2O3溶胶,在制膜液中引入掺杂元素Ag,探讨不同制膜液浓度和掺杂量下的膜层形貌特征,优选引入掺杂时的制膜液浓度和添加量,为引入掺杂元素合成无缺陷的陶瓷膜提供基础.结果表明,引入掺杂元素Ag后膜层形貌有所改善,连续性好,覆盖全面;制膜液的最佳浓度为0.032 mol/L,Ag的最佳添加量为0.5％,在此条件下可以得到连续性好,颗粒形状均匀规则,颗粒间孔隙小的完整Al2O3陶瓷膜层.     

无铅压电陶瓷及其应用研究

随着社会可持续发展战略的实施和人们环境意识的加强,无铅压电陶瓷及其应用已成为了当前铁电压电材料及其应用研究的热点。本文根据近期国内外有关无铅压电陶瓷的发展,结合本课题组肖定全教授等近年在无铅压电陶瓷的研究,对无铅压电陶瓷的研究进展及应用现状进行了综述,重点介绍了BaTiO3基、Bi1／2Na1／2TiO3基、碱金属铌酸盐基、钨青铜结构和铋层状结构五大体系无铅压电陶瓷的性能、本课题组主要发明的无铅压电陶瓷体系以及BNT基无铅压电陶瓷在滤波器上的应用和发展前景。