烧结温度对锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷结构的影响

采用铌铁矿预产物合成法在不同烧结温度下制备组成在准同型相界附近的锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷。采用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜以及介电温谱对制备陶瓷样品进行表征分析和性能测试。结果表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相;随着烧结温度的升高,陶瓷的相结构由菱方-四方两相共存转变为单一菱方相。对陶瓷断口的观察表明:随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,陶瓷逐渐致密;陶瓷的平均晶粒尺寸约为3~4μm。制备的压电陶瓷在1 200℃烧结的试样峰值相对介电常数高达19 520,居里温度为310℃。     

准同型相界(MPB)附近BS-PT高温压电陶瓷研究

（1-x）BiScO3-xPbTiO3陶瓷（简记BS-PT）在x=64．0％附近存在一个从菱方晶系过渡到四方晶系的准同型相界，在此相界附近材料能获得优良的介电和压电性能．本文选取PbTiO3含量在64．0％-65．5％的准同型相界附近的材料组分，利用传统的固相烧结反应法合成了纯钙钛矿相结构的BS—PT陶瓷，通过对材料的相结构形成过程和内部形貌分析以及对介电、压电性能的研究，发现在x=64．5％的组分条件下，BS—PT陶瓷材料获得了准同型相界范围内的最优的压电性能，其室温压电常数d33可达500pC／N，且居里温度（Tc）达到了438℃，剩余极化强度和电致应变分别为44μC／cm^2和3．5‰．研究表明，准同型相界附近的BS-PT陶瓷是一种优良的压电换能器和传感器材料．     

Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3压电陶瓷的温度稳定性研究

探讨了硬性添加物MnO2、软性添加物Nb2O5和两性添加物Cr2O3对锑锰锆钛酸铅Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3(简称PMSZT5)压电陶瓷的相组成及温度稳定性的影响.研究结果发现:各掺杂组成在900℃的煅烧温度下,都可以得到钙钛矿结构.随着各掺杂离子的增大,四方相含量减少,准同型相界向三方相移动.综合考虑离子掺杂对PMSZT5压电陶瓷的机电性能及温度稳定性的研究结果表明:锰过量较其它铌和铬掺杂的温度稳定性更好,机电性能最佳的PMSZT5+0.1wt%MnO2的组成,ε33T/ε0=1560,d33=350pC/N,Kp=0.63,25~80℃的fr、K31和d31平均温度系数分别为72×10-6/℃、0.027%/℃和0.100%/℃.     

PNW-PMS-PZT压电陶瓷准同型相界的压电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了PNW—PMS—PZT四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明,所有陶瓷样品的相结构为纯钙钛矿相结构;研究了室温下PMS含量,PNW 含量和Zr/Ti的变化对准同型相界的影响规律,实验表明随着PMS、PNW含量和Zr/Ti的增加,材料体系逐渐由四方相向三方相过渡,获得了处于准同型相界附近的材料组成:PMS 的含量在5—6mol%、PNW的含量在2—3mol%、PZT的含量在91—93mol%、Zr/Ti的变化靠近50/50,同时具有高的机电性能.     

弛豫铁电材料在准同型相界附近结构和性能研究的最新进展

铅系钙钛矿结构弛豫铁电材料在准同型相界区域的单晶,因为具有优异的介电、压电性能及潜在的应用前景,近年来已经引起了广泛的重视,本文较详细地介绍了其反常性能的一些特征,以及对其起源在理论及实验观察上的最新进展,重点介绍了自发极化在外场下进行偏转的理论,以及近年来用同步辐射的Ｘ射线衍射实验研究结果,发现在原先以为只有菱方相和四方相的准同型相界区域存在着单斜相．     

准同型相界附近PZT压电陶瓷电致疲劳性能研究

研究了准同型相界(morphotropic phase boundary 简称MPB)附近不同组分的锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷在交流电场下的电致疲劳特性.发现电场频率对材料的电致疲劳性能有较大影响.高频电场下不同组分PZT材料的疲劳现象均不明显;低频电场下,不同组分的PZT材料疲劳特性差异较大.分析认为氧空位及其缔合缺陷偶极子在不同频率交变电场下的响应差异是其主要原因.拉曼光谱分析表明,低频疲劳后准同型相界区材料中部分菱方相转变为四方相,使其抗疲劳性能下降.     

烧结温度对Cu优化LNKN无铅压电陶瓷结构和性能的影响

用传统固相烧结工艺制备Li0.06(Na0.5K0.5)0.94NbO3+0.8mol%CuO(LNKN-Cu0.8)无铅压电陶瓷。研究烧结温度对LNKN-Cu0.8无铅压电陶瓷致密度、相结构、微观结构及电学性能的影响。结果发现致密度随烧结温度的升高先增大后降低,在1020℃烧结时达到最大值95%。在所研究的烧结温度范围内,陶瓷都生成了单一钙钛矿结构。虽然没有发现正交和四方两相共存的准同型相界,但由于致密度和微观形貌的影响,在1020℃烧结时,陶瓷的压电性能达到最优值:d33=196pC/N。     

PMNT陶瓷材料的压电介电性能研究

本文研究了准同型相界处铌镁酸铅－钛酸铅陶瓷材料的介电压电性能,合适的组份和烧结,可使ＰＭＮＴ陶瓷材料具有较好的压电性能,ｄ３３达５４０ｐＣ／ＮＭ,ｋｔ达０．５０以上,观察了不同烧结工艺下陶瓷材料的微观结构,烧结时间过长不仅使晶粒尺寸变大,亦可造成晶粒快速生长,对化学组成和微观结构与压电性能的关系进行了讨论。     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备和掺杂改性研究进展

结合目前有关铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的研究,综述了近年来铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷的成型、烧结以及陶瓷的织构化特别是反应模板晶粒取向等制备技术上研究的新进展,并比较分析了NNK、NNK-LN、NNK-LT-LS等不同的掺杂改性体系在压电性能上的差异和改进.结果显示,改进后的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷致密度高,在压电、介电等性能上均有大幅度的提高,并且出现较宽的准同型相界.最后从不同方面展望了今后铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在性能改进上的研究趋势及其制备技术上可能的进展.     

新型钙钛矿型铁电陶瓷BSPT研究进展

(1-x)BiScO3-xPbTiO3(BSPT)是一种新型钙钛矿型结构的铁电体.BSPT体系在x=0.64附近有三方相和四方相的准同型相界(MPB).BSPT陶瓷的制备主要采用传统的电子陶瓷制备方法,包括常压法和高压法.BSPT陶瓷具有优良的介电和压电性能,居里温度Tc比Pb(Zr,Ti)O3(PZT)的高.综述了近年来对BSPT陶瓷的研究进展,重点介绍了邻近MPB的0.36BiScO3-0.64PbTiO3铁电陶瓷的性能.同时还介绍了掺杂对BSPT陶瓷的影响.     

弛豫型铁电体PZNT制备与性能研究的进展

本文综述了近年来国际上弛豫型铁电体PZNT的制备与介电、压电及电致伸缩性能研究的进展．PZNT单晶体的制备方法以高温PbO熔剂法为主,其尺寸已达40mm．随PT含量的变化,PZNT的顺电一铁电相交由弥散性、混合型变为一级相变;其铁电-铁电相变可由组份或电场诱导,由介电性能表征．压电性能在MPB处及偏向三方相一侧达到最佳,＜001＞切向的三方相与四方相单晶可分别作为频带宽、分辨率高、且阻抗匹配好的新一代声阵列与单个器件传感器．＜001＞向的PZNT单晶具有巨大的电致伸缩应变,可望成为高性能的固体驱动器．     

弛豫型铁电体PZNT制备与性能研究的进展

本文综述了近年来国际上弛豫型铁电体PZNT的制备与介电、压电及电致伸缩性能研究的进展．PZNT单晶体的制备方法以高温PbO熔剂法为主,其尺寸已达40mm．随PT含量的变化,PZNT的顺电一铁电相交由弥散性、混合型变为一级相变;其铁电-铁电相变可由组份或电场诱导,由介电性能表征．压电性能在MPB处及偏向三方相一侧达到最佳,＜001＞切向的三方相与四方相单晶可分别作为频带宽、分辨率高、且阻抗匹配好的新一代声阵列与单个器件传感器．＜001＞向的PZNT单晶具有巨大的电致伸缩应变,可望成为高性能的固体驱动器．     

气氛烧结锂掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷的电学性能

在工业氮气(N2)气氛条件下制备了锂掺杂铌酸钾钠(NKLN)无铅压电陶瓷,研究了Li掺杂量对陶瓷相结构、微观结构及电学性能的影响.结果表明,NKLN陶瓷具有钙钛矿结构,随Li含量的增加,陶瓷在室温下出现了从斜方相到四方相的转变;当Li含量为7%(摩尔分数)时,陶瓷具有优良的电学性能,压电常数(d33)、机电耦合系数(kp)和剩余极化强度(Pr)分别为223pC/N、38.2%和12.11μC/cm2;陶瓷的居里温度Tc随着Li含量的增加而升高,当Li含量为6%(摩尔分数)时为420℃,Li含量为8%(摩尔分数)时为480℃.     

铌镁酸铅—钛酸铅系陶瓷多晶相界附近的压电,介电特性

在多晶相界附近，ＰＭＮ－ＰＴ体系的电系数ｄ３３达到３６７ｐＣ．Ｎ＾－１，平面机电耦合系数ｋｐ达到４６％。     

三元陶瓷Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3准同型相界附近组分的介电、铁电和压电性能

铅基复合钙钛矿铁电材料广泛应用于机电传感器、致动器和换能器。二元铁电固溶体Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃- PbTiO₃(PNN-PT)由于其在准同型相界(MPB)区域具有优异的压电、介电性能而备受关注。然而较大的介电损耗和较低的居里温度限制了其在高温高功率器件方面的应用。本研究通过引入Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃ (PIN)作为第三组元改善PNN-PT的电学性能, 提高其居里温度; 通过两步法合成了MPB区域的三元铁电陶瓷Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃- Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃ (PIN-PNN-PT), 研究了其结构、介电、铁电和压电性能。制备的所有组分陶瓷具有纯的钙钛矿结构。随着PT含量的增加, 陶瓷结构从三方相转变为四方相。通过XRD分析得到了室温下PIN-PNN-PT体系的MPB相图。体系的居里温度由于PIN的加入得到了很大的提高, 更重要的是PIN的引入降低了PNN-PT体系的介电损耗和电导。MPB处的组分展现出了优异的电学性能, 室温下, 性能最优组分为0.30PIN-0.33PNN-0.37PT: d₃₃=417 pC/N, T_C=200 ℃, ε′= 3206, tanδ=0.033, P_r=33.5 μC/cm², E_C=14.1 kV/cm。引入PNN-PT的PIN第三组元使得体系的居里温度和压电性得到提高的同时降低了的介电损耗和电导率, 因此, PIN-PNN-PT三元铁电陶瓷在高温高功率换能器等方面具备一定的应用潜力。     

Construction of new morphotropic phase boundary in 0.94(K0.4?xNa0.6BaxNb1?xZrx)O3–0.06LiSbO3 lead-free piezoelectric ceramics

0.94(K_0.4−x Na_0.6Ba _x Nb_1−x Zr _x )O₃–0.06LiSbO₃ ceramics were prepared by conventional technique, and the effect of BaZrO₃ on the phase transitions, dielectric, ferroelectric, and piezoelectric properties of the ceramics were investigated. The phase transitions for the ceramics were determined by the temperature dependence of dielectric properties and X-ray diffraction patterns. BaZrO₃ changes the symmetry of the ceramics from tetragonal dominant phase with x = 0–0.06 to rhombohedral phase with x = 0.07–0.09. The phase transition near room temperature for the composition with x ~ 0.06 is different from previously reported phase transition between orthorhombic and tetragonal phases. It is suggested that a new morphotropic phase boundary (MPB) is constructed with both rhombohedral–orthorhombic and orthorhombic–tetragonal phase transitions near room temperature, and the enhanced piezoelectric properties (d ₃₃ = 344 pC/N and k _P = 32.4% with x = 0.06) are obtained. The results indicate that the construction of new MPB is of significance for further development of KNN-based ceramics.     

Measurements along the growth direction of PMN-PT crystals: dielectric, piezoelectric, and elastic properties

Property measurements are reported for Pb(Mg1/3Nb2/3)03-PbTiO3 (PMN-PT) single crystals grown along (001) by a seeded-melt method. Chemical segregation occurs during crystal growth, leading to property changes along the growth direction. Variations in dielectric, piezoelectric, and elastic properties were evaluated for specimens selected from the crystals. Room-temperature data are correlated with Tc and composition that ranged from 27 to 32% PT, i.e., in the vicinity of the morphotropic phase boundary (MPB). While there was little change in the high electromechanical coupling factor k33 (0.87-0.92), both the piezoelectric charge coefficient d33 (1100-1800 pC/N) and the free dielectric constant K3 (4400-7000) were found to vary significantly with position. Increases in d33 and KT33 were relatively offsetting in that the ratio yielded a relatively stable piezoelectric voltage coefficient g33 (27-31 x 10(-3) Vm/N). Values are also reported for the elastic compliance (3.3-6.3 x 10(-11) m2/N) determined from resonance measurements. Enhancements in d33 and K(T)33 were associated with lattice softening (increasing sE33) as the composition approached the MPB. Details are reported for the piezoelectric, dielectric, and elastic properties as a function of growth direction, Tc, and composition. The results are useful for an understanding of properties in PMN-PT crystals and for the design of piezoelectric devices.