K0.5Na0.5NbO3-BaCu0.5W0.5O3无铅压电陶瓷的结构与性能

以传统固相法工艺制备(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xBaCu0.5W0.5O3[(1-x)KNN-xBCW]无铅压电陶瓷,研究不同BCW掺量(x=0％,0.1％,0.25％,0.5％,1.0％,摩尔分数,下同)对KNN陶瓷的晶体结构和电性能的影响,结果表明:x＜0.5％时,KNN陶瓷的相结构没有改变,仍为正交相...     

K0.5Na0.5NbO3-xBiMg0.5Ti0.5O3电介质陶瓷的结构与储能性能

利用固相法制备了K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3(KNN)–x BiMg_(0.5)Ti_(0.5)O_3电介质陶瓷,研究了BiMg_(0.5)Ti_(0.5)O_3对KNN基陶瓷储能性质的影响。结果表明,当x0.1时,BiMg_(0.5)Ti_(0.5)O_3可完全固溶进入晶格,并且随着掺杂量的增加,晶体结构逐步由正交相变成厭立方相,晶粒尺寸降低,致密度提高,因此陶瓷的储能密度和储能效率逐步增加,在x=0.1时,获得最佳储能性能:击穿场强约195 kV/cm,储能密度约1.25 J/cm~3,储能效率约85.3%。     

面向应用的(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷研究进展

高性能环境友好型（K,Na）NbO₃（KNN）基无铅压电陶瓷是国际上功能陶瓷的重要科学前沿和技术竞争焦点之一。优异的压电性能及其温度稳定性、抗疲劳特性、力学性能以及制备工艺重复性等综合性能是KNN基陶瓷有望得以广泛应用的重要前提,而这些性能与KNN基陶瓷的多层次结构紧密相关。本工作从多层次结构调控的角度出发,总结了KNN基陶瓷压电性能与其温度稳定性、抗疲劳特性、力学性能、制备工艺重复性研究等方面的研究进展以及KNN基陶瓷的应用技术研究进展。最后,就KNN基无铅压电陶瓷的未来发展进行展望。     

(1-x)K0.49Na0.51NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷的性能

用传统固相烧结法制备(1-x)K0.49Na0.51NbO3-xNbO3(KNNLN,x=0.00～0.08,摩尔分数)体系无铅压电陶瓷.用x射线衍射仪及精密阻抗分析仪等研究不同掺量LiNbO3掺杂后对KNNLN体系陶瓷的晶体结构和电性能的影响.结果表明:在研究组成范围内,LiNbO3加入后能够形成单一钙钛矿结构的固溶...     

K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3-BiFeO3无铅压电陶瓷的烧结特性

采用传统无压固相烧结法制备0.996(0.95K0.5NbO3-0.05LiSbO3)-0.004BiFeO3[0.996(0.95KNN-0.05LS)-0.004BF]无铅压电陶瓷,着重研究烧结保温时间对陶瓷结构、压电性能与介电性能和Curie温度Tc的影响.结果表明:随着烧结保温时间的延长,陶瓷趋于形成更稳定的四...     

(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-CaZrO_3基无铅压电陶瓷的相结构和压电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xCaZrO3(简称KNN-CZ)无铅压电陶瓷。分析了陶瓷样品的相结构组成。测试结果表明:所有陶瓷样品均为钙钛矿相,未发现其它晶相。随着CaZrO3含量的增加,(1-x)KNNxCZ陶瓷的相结构由正交相转变为四方相,最后变为立方相。研究了不同CaZrO3含量对压电性能的影响,实验表明:当CaZrO3含量为0.05mol时,压电常数d33和径向机电耦合系数kp分别达到了最大值196pC/N和0.35。(1-x)KNNxCZ(x=0.05)陶瓷的压电性能展现了良好的温度稳定性和经时稳定性,这些结果表明(1-x)KNN-xCZ(x=0.05)陶瓷是一种优良的无铅压电备选材料。     

氧化锰对铌锑锆钛酸铅(PNSZT)压电陶瓷性能的影响

本文研究了氧化猛对铌锑锆钛酸铅压电陶瓷性能的影响，探讨了氧化锰的作用机理，为用氧化锰改性锆钛酸铅压电陶瓷提供了理论依据。     

Na0.5K0.44Li0.06Nb0.94Sb0.06O3无铅压电陶瓷的制备与性能研究

采用传统固相烧结法制备Na0.5 K0.44 Li0.06 Nb0.94 Sb0.06 O3无铅压电陶瓷,研究了烧结温度对陶瓷样品微观结构及电学性能的影响.研究结果表明:烧结温度在1020～1100℃范围内,样品均形成了单一的正交相钙钛矿结构,烧结温度对微观形貌和电学性能有较大影响;与纯KNN陶瓷相比,陶瓷的To-t和Tc均向低温方向移动;当烧结温度为1080℃时晶粒发育比较完全,To-t和Tc分别为45℃和345℃,同时表现出优异的电学性能:d33=200 pC/N,kp=0.365,tanδ=4.67％.     

Ba掺杂对Pb(Zr,Ti,Sb)O_3压电陶瓷Curie温度与压电性能的影响

用传统固相法制备了组成为0.98Pb1.0–xBaxTi0.48Zr0.52O3–0.02PbSbO3(x=0.18～0.24)的Ba掺杂Pb(Zr,Ti,Sb)O3(PSZT)压电陶瓷。通过X射线衍射和Raman光谱研究了Ba掺杂PSZT陶瓷的结构,并测量和分析了Ba掺杂对PSZT压电陶瓷的Curie温度和压电性能的影响。结果表明:Ba掺杂影响PSZT陶瓷中四方相和三方相的转化过程、两相比例、晶粒大小并导致四方相的晶格畸变。随Ba含量(x)从0.18增加到0.24,PSZT陶瓷的Curie温度从189℃几乎线性下降到141℃;当Ba掺杂量为0.22时,PSZT陶瓷的Curie温度为156℃,压电应变常数d33为578pC/N,机电耦合系数Kp为0.63,机械品质因数Qm为37.3。     

微波水热法制备(1-x) K0.55Na0.45NbO3-xLiSbO3系无铅压电陶瓷

以分析纯NaOH,KOH,Li2CO3,Nb2O5,Sb2O3等为原料,采用微波水热法合成(1-x)K0.55Na0.45NbO3-xLiSbO3(KNNLS,x =0.03～0.07mol)粉体,分析了粉体的晶体结构与形貌.以该粉体制备压电陶瓷,系统研究了LiSbO3含量对压电陶瓷结构与性能的影响.研究结果表明:微波水热法在220℃下保温30min可以合成具有纯正交钙钛矿结构的KNNLS(x=0.03～0.07)粉体,粉体呈立方状,尺寸约0.5～1μm.利用该粉体制备的压电陶瓷结构致密,晶粒大小分布均匀.当x=0.05时,该组成陶瓷具有最佳的综合压电性能:压电常数d33=110 pC/N,平面机电耦合系数kp=0.29,介电常数εT33/ε0=466,介质损耗tanδ =1.4％以及机械品质因素Qm=107.     

Ba(Zr_(0.055)Ti_(0.945))O_3含量对[(Na_(0.80)K_(0.16)Li_(0.04))_(0.5)Bi_(0.5)]TiO_3陶瓷性能的影响

系统研究(1-y)[(Na0.80K0.16Li0.04)0.5Bi0.5]TiO3-yBa(Zr0.055Ti0.945)O3无铅压电陶瓷,获得压电应变常数高达185pC/N的0.94[(Na0.80K0.16Li0.04)0.5Bi0.5]-TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷。样品的晶体结构为三方相、四方相共存,处于准同型相界(morphotropic phase boundary,MPB)附近。该类陶瓷室温MPB的摩尔(下同)含量为0.050y0.065。样品y=0.060在40°左右的(003)、(021)双峰与46.5°左右的(002)、(200)双峰分裂最明显。随着Ba(Zr0.055Ti0.945)O3含量的增加,铁电相-反铁电相相变温度(θd)升高、反铁电相-顺电相相变温度(θm)降低;θd和θm的温差越来越小,材料的弛豫性逐渐降低。     

锰掺杂对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Pb(Ni1/2W1/2)O3-Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-Pb(Ti，Zr)O3-xMnO2压电陶瓷，分析了经1150℃烧结2h制备的陶瓷样品的相结构组成。实验结果表明：所有陶瓷样品均为钙钛矿相，未发现其它晶相。随着锰掺杂量的增加，陶瓷晶粒逐渐长大。研究了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷介电和压电性能的影响。结果表明：随着锰掺杂量的增加，材料逐渐变“硬”，当MnO2掺杂量少于0．2％(按质量计，下同)时，相对介电常数εr、压电常数d33和机械品质因数Qm逐渐增加，介电损耗tanδ减小；当MnO2掺杂量多于0．2％时，εr、d33和Qm逐渐降低，tanδ增加。随着锰掺杂量的增加，机电耦合系数kp和Curie温度θc逐渐减小。MnO2掺杂量为0．2％的压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器。其压电性能为：εr=2138，tanδ=0．0058，kp=0．613，Qm=1275，d33=380pC／N和θc=205℃。     

Cu掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3-LiSbO_3-NaTaO_3系压电陶瓷结构及性能的影响

采用传统的陶瓷工艺制备了0.94[0.9405(K0.5Na0.5)NbO3-0.0095(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.05LiSbO3]-0.06NaTaO3(简称KNN-BNT-LS-NT)+xmol%CuO(0≤x≤2.0)陶瓷,研究了其晶体结构、压电、介电以及铁电性质,并对Cu2+在A、B位取代做了详细的分析讨论。结果表明,Cu2+的加入能显著提高陶瓷的机械品质因数Qm和降低其介电损耗tanδ,当加入1.5mol%的Cu2+在时,取得较佳的性能,即d33=183pC/N、Qm=166、tanδ=0.0135。     

La置换Pb对Sb掺杂PZT压电陶瓷介电和压电性能的影响

研究了Pb1–xLax(Zr1–yTiy)1–x/4O3+1.5%(质量分数)Sb2O5陶瓷(PLSZT)的介电、压电性能及其微观结构,获得了高压电性能、小晶粒尺寸的压电陶瓷材料。结果显示:x≤5%时,晶体结构为纯钙钛矿相;x>5%时,为钙钛矿和焦绿石两相混和物。随着x的增大,介电常数和压电常数均呈现先增大后减小的趋势。介电常数在x=6%、y=0.45时最大,最大介电常数εmax≈3900,介电损耗tgδ≈1.8%;压电性能在x=4%、y=0.45时最强,压电应变常数d33≈600pC/N,径向机电耦合系数kp≈0.7,厚度机电耦合系数kt≈0.51,此时的平均晶粒尺寸约为2μm。     

压电陶瓷变压器材料PMMN-PZT的研究

研究了一种四元系压电陶瓷变压器材料PMMN -PZT。XRD分析证明 ,采用二步法预合成的PMMN -PZT粉料不如一步法 ;SEM分析进一步证实了一步法预合成的粉料能制成性能更好的陶瓷样品。造粒工艺对陶瓷样品的显微结构和压电性能也有重要的影响。最后制得了性能较好的PMMN -PZT压电陶瓷材料 ,其Kp=0 .5 18,Qm=3887,tanδ =0 .71% ,εT3 3 /ε0 =70 1,d3 3 =2 0 3,基本上能满足压电变压器的要求     

PZN-BT-PZT陶瓷的相结构与压电和介电性能研究

采用传统陶瓷工艺合成了（１－ｘ）（０．９４Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－０．０６ＢａＴｉＯ３）－ｘＰｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３系陶瓷材料，结构分析表明，在ｘ〉０．３０时，可以得到纯钙钛矿相，在ｘ＝０．５０－０．６０，附近存在一个三方－四方共存的准同型相界，在此相界附近的压电，介电性能较好，同时还研究了退火处理对其介电，压电性能的影响，得到了平面机电耦合系数Ｋｐ＝６０％，压电系数ｄ３３＝     

烧结温度对大功率超薄型压电蜂鸣器用压电陶瓷结构和性能的影响

采用轧膜成型工艺制备大功率超薄型峰鸣器用压电陶瓷。该陶瓷是三方／四方相共存PSN—PBZT(0．02Pb(Sb0．5Nb0．5)O3—0．98PbxBa1-z(Zr0.55Ti0.45)O3)压电陶瓷。研究了烧结温度对三方／四方相共存PSN—PBZTB陶瓷性能的影响，利用XRD和SEM研究了烧结温度对其结构的影响。结果表明，随着烧结温度的升高，材料的晶格常数轴率比Ct／at逐渐升高，ar有所降低，同时，材料的晶粒尺才增大，材料的介电常数和机电耦合系数增大。但是，烧结温度太高将手致其介电常数和机电耦合系数降低，这是由于出现玻璃相和游离氧化锆稀释铁电相所致。     

Cr2O3掺杂Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3压电陶瓷的性质

探讨了Cr2O3掺杂对锑锰锆钛酸铅Pb（Mn1/3Sb2/3）0.05Zr0.47Ti0.48O3（简称PMSZT）压电陶瓷性能影响.通过X射线衍射,电子顺磁共振以及扫描电镜分析了PMSZT＋z Cr2O3（z=0.2%～0.8%,质量分数）陶瓷的相组成,元素价态以及显微结构.结果表明：合成温度900℃保温2 h后,可以得到钙钛矿结构.随着Cr2O3掺杂量的增大,四方相的含量减少,准同相界向三方相移动.掺杂Cr2O3的质量分数为0.6%时：相对介电常数εr=1 650,介电损耗tanδ=0.006,压电常数d33=328 pC/N,机电耦合系数Kp=0.63,机械品质因数Qm=2 300,电性能优于Cr2O3掺杂量为0.2%,0.4%,0.8%的样品,但比未掺杂时的稍差.随着Cr2O3掺杂量的增加,PMSZT陶瓷的Curie温度降低,谐振频率变化率随温度变化由正变负.     

Y_2O_3,Fe_2O_3掺杂(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了(Na0.5Bi0.5)TiO3+xmol%Y2O3+xmol%Fe2O3(0≤x≤1.25)(简称NBTYF)无铅压电陶瓷。XRD衍射结果表明,所有陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构。SEM表明,掺杂后陶瓷的晶粒尺寸增大。介电温谱表明该体系陶瓷具有弛豫特性,随掺杂量的增加,退极化温度Td向低温方向移动,而居里温度Tc向高温方向移动。陶瓷的密度和压电常数d33和随x的增加先增大后减小,而机械品质因子Qm一直下降。当x=1.00时,该体系陶瓷具有最佳压电性能,d33=106pC/N,Qm=93,kp=16.08%,εr=594,tanδ=5.33%,ρ=5.699g/cm3。     

锂掺杂KNN-BNKT无铅压电陶瓷性能研究

采用液相包覆法制备了结构致密的铌酸钾钠基[(K0.5Na0.5NbO3-K0.1Na0.4Bi0.5TiO3)-xLiNbO3,0≤x≤0.02]无铅压电陶瓷,研究了掺杂Li+对铌酸钾钠钛酸铋钾钠K0.5Na0.5NbO3-K0.1Na0.4Bi0.5TiO3(KNN-BNKT)晶体结构和压电、介电性能的影响。结果表明:当Li+含量在x取0～0.010(摩尔分数)时,陶瓷样品均形成了均一的钙钛矿型结构。Li+掺杂量对陶瓷压电、介电性能有很大的影响,其压电常数(d33)随着Li+掺杂量的增加先升高后降低,并在x=0.010的时候取得最大值。实验表明:当x=0.01时,(K0.5Na0.5NbO3-K0.1Na0.4Bi0.5TiO3)-xLiNbO3无铅压电陶瓷表现出较好的压电性能:d33=173pC/N,相对介电常数εr=620.745,介电损耗tanδ=0.0132,kp=27.35%,kt=26.34%,Qm=48.97。