高温,高频压电陶瓷材料研究进展

主要介绍了不同系列高温高频压电陶瓷材料的结构及性能特点,针对不同应用条件提出了相应的陶瓷材料系列,指出改性PbTiO_3压电陶瓷材料的研究是高温高频压电陶瓷研究工作的重要组成部分。     

PbTiO_3-Pb(Cd_(1/3)Nb_(2/3))O_3系高温高频压电陶瓷材料的研制

对（１－ｘ）ＰｂＴｉＯ２＋ｘＰｂ（Ｃｄ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３系压电陶瓷材料进行了研究。实验结果指出，当ｘ＝０．１４时，掺入适量的改性添加物ＮｉＯ，ＭｎＯ２，ＷＯ３，经过适当的工艺过程，可得到压电性能优良的高温高频压电陶瓷材料。其中，材料的居里温度Ｔｃ＞４００℃，机械品质因数Ｑｍ＞２０００，机电耦合系数Ｋｔ可达０．４５，介电常数ε小于２１０，是一种很有前途的高温高频压电陶瓷材料。     

Pb（Ni1／3Nb2／3）O3—PbZrO3—PbTiO3三元系固溶体的压电性能

对Pb(Ni1/3Nb2/3O3-PbZrO3-PbTiO3,即xPb(Ni1/3Nb2/3)O3-(1-x)Pb(ZrδTi1-δ)O3(0.2≤x≤0.6,0.2≤δ≤0.5)三元系固溶体的压电性能进行了研究,结果表明材料压电活性较高的配方位于准同型相界(MPB)附近,压电常数d31值可达260×10-12C/N.讨论了结构相变对压电性能的影响.     

具有超高压电电压常数的镧掺杂0.55Pb（Sc1／2Ta1／2）O3—0.45PbTiO …

研究了不同镧掺杂量与Ｐｂ（１－ｘ）Ｌａｘ（Ｓｃ１／２Ｔａ１／２）０．５５Ｔｉ０．４５Ｏ３（ｘ＝０，ｘ＝０．００５，ｘ＝０．０１，ｘ＝０．０ｘ，ｘ＝０．０３）陶瓷材料居里温度，压电常数有压电电压常数之间的关系以及高温热处理对材料性能的影响。研究表明材料的居里温度随镧添加量的提高按２６℃／１ａｔｍ％的幅度下降，只是在ｘ＝０．００５处出现异常现象，即该组分的材料的居里温度与ｘ＝０处相比稍有提高；材料的压     

Pb（Ni_（1／3）Nb_（2／3））O_3－PbZrO_3－PbTiO_3三

对Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３－ＰｂＺｒＯ３－ＰｂＴｉＯ３，即ｘＰｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－（１－ｘ）Ｐｂ（ＺｒδＴｉ１－δ）Ｏ３（０．２≤ｘ≤０．６，０．２≤δ≤０．５）三元系固溶体的压电性能进行了研究，结果表明材料压电活性较高的配方位于准同型相界（ＭＰＢ）附近，压电常数ｄ３１值可达２６０×１０－１２Ｃ／Ｎ．讨论了结构相变对压电性能的影响．     

Ca-(Na,Ce)-Bi-Ti系列高温压电陶瓷材料及其压电性能的研究

本文开展了对CaBi4Ti4O15基料的置换和掺杂的研究，获得一个较好的Ca-（Na,Ce）-Bi-Ti材料系列，并在该材料系列的基础上再进行一元和多元掺杂，使它的d33值较CaBi4Ti4O15有较大程度的改善，其电阻率、电容和损耗的温度系数也均优于CaBi4Ti4O15，是一种较有开发潜力的高温压电陶瓷材料．     

二元系Pb（Zn1／3Nb2／3）O3—Pb（Fe2／3W1／3O）3电容器陶瓷的介电性质

目前,制备 Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(PZN)基陶瓷电容器,最主要的问题是形成有害于介电性质的焦录石相。实验表明,固相反应法很难合成钙钛矿结构的 PZN 陶瓷,于1000℃经固相反应的产物是含立方焦录石的混合物。在 PZN 中添加0.53mol 的 Pb(Fe_(2/3)W_(1/3))O_3(PFW),试样中的钙钛矿相超过97%。通过对 PFW 结晶化学和烧结机理的分析,证明在 PZN 中添加 PFW 能减少或抑制焦录石的形成。本文报导了 PZN-PFW 二元系陶瓷的相关系和介电性质,探讨了钙钛矿相的形成机理。     

PNC—3型偏铌酸铅压电陶瓷高温性能的研究

(一) 偏铌酸铅压电陶瓷有着一些突出的特点,如低的Qm值(Qm<10)、单一的振动模式(Kt>>Kr)和较高的居里温度(Tc=570 C),在工业检测、医疗诊断与高温传感器方面有着十分广阔的应用前景。但是纯的偏铌酸铅,因高温铁电相在常温下是很不稳定的,因而要制备出具有压电性良好的偏铌酸铅压电陶瓷是比较困难的。为了制得可应用的偏铌酸铅压电陶瓷,大多采用Ba置换与添杂的方法来现实。Ba的置换能大大地提高材料的压电性能,但压电性能的稳定性随着Ba置换量的增加而急剧变坏。虽然以往曾有过一些改性偏铌酸铅陶瓷料材在使用,但工艺性差,不能制作稍大一…     

（1-y）[（Na0.96-xKxLi0.04）0.5Bi0.5]TiO3-yBa（Zr0.055Ti0.945）O3无铅压电陶瓷的压电介电特性

对（1-y）[（Na0.80K0.16Li0.04）0.5Bi0.5]TiO3-yBa（Zr0.055Ti0.945）O3无铅压电陶瓷进行了系统研究，获得压电应变常数d33高达185（pC/N）的0．94[（Na0.80K0.16Li0.04）0.5Bi0.5]TiO3-yBa（Zr0.055Ti0.945）O3压电陶瓷。还研究了该材料[（Na0.96-xKxLi0.04）0.5Bi0.5]TiO3-yBa（Zr0.055Ti0.945）O3的性质随K含量的变化．随着Ba（Zr0.055Ti0.945）O3含量的增加，该陶瓷材料的介电温谱峰值向左移动，其介电峰温度缓慢降低；与此相反，随着K掺杂量的增加，该陶瓷材料的介电温谱峰值却向右明显移动，其介电峰温度明显升高。     

具有过量PbO的Pb（Zn1／3Nb2／3）O3—PbTiO3系陶瓷的相结构和介电性能

合成了添加过量ＰｂＯ后的Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３（ＰＺＮ－ＰＴ）系陶瓷，并研究了其相结构及介电性能，在（１－ｘ）ＰＺＮ－ｘＰＴ（０．１＜ｘ＜０．２）系陶恣体中，添加过量ＰｂＯ提高了钙钛矿结构的稳定性，但过多地添加ＰｂＯ不利于提高其介电性能。当ＰＴ的摩尔浓度为１４－１９ｍｏｌ％时，这些组分最大介电常数和温度的关系与频率无关，而其介电常数的温度特性及仍随频率变化而弥散。     

SiCW对TiB2／25SiCW陶瓷材料高温增韧效果的影响

采用热压工艺制备了ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ陶瓷复合材料，结果表明：在ＴｉＢ２基体中添加体积分率为２５％的ＳｉＣ晶须，可显著的提高材料的断裂韧性和抗弯强度，实验表明，ＴｉＢ２／２５ＳｉＣＷ陶瓷材料的断理解韧在１０００℃内随温度的升高而增大，其原因是由于的升高使晶须径向残余压应力松驰，晶须拔出所需要的力ＦＰ减小，温度越高，晶须拔出越容易，能够被拔出的晶须量增多，拔出功增大，在低落曙下晶须以脆性断裂为主，在高     

Pb[（Zn1／3Nb2／3）0.91Ti0.09]O3压电单晶的驰豫反常

对用改进的Bridgman法生长的Pb[(Zn1/3Nb2/3)0.91Ti0.09]O3（PZNT91／9）单晶用Laue衍射法和XRD衍射曲线定向，取（001）晶片研究材料的电学性能，结果表明，材料的介电性能呈现出明显的频率色散现象，随着测试频率的升高，介电常数的峰值温度出现反常，峰的位置向低温方向移动。用扫描电子显微镜和正交偏光显微镜研究了PZNT91／9单晶的电畴结构，发现规则排列的带状畴与杂乱分布的细畴并存，X射线荧光分析结果表明，在PZNT91／9单晶中存在着由成分分凝引起的组分变化。成分发凝引起的组分波动和电畴结构的复杂性导致了材料性能的不均匀性，并与材料铁电相变的弥散性特征相关。     

（K0.5Na0.5）1-2xSrx（Nb0.94Sb0.06）O3无铅压电陶瓷结构及性能研究

以传统电子陶瓷工艺制备了(K0.5Na0.5)1-2xSrx(Nb0.94 Sb0.06)O3无铅压电陶瓷,研究了适量锶、锑取代对陶瓷结构及电性能的影响. 结果表明,少量的锶、锑取代没有改变(K0.5Na0.5) NbO3陶瓷的相结构,仍为单相正交结构的钙钛矿型铁电体;适量的锶取代使得晶粒大小均匀一致,提高了陶瓷的致密度;锶、锑取代降低了陶瓷的居里温度,但对正交四方相变温度的影响不大,且在0～200℃的温度范围,介电常数几乎不依赖频率的变化而变化;在x=0.008处,得到较好综合性能的陶瓷材料:d33=155pC/N,kp=0.361,Qm=120,Np=2862,Pr=23μC/cm2,Ec=1.4kV/mm,ρ=4.411g/cm3.     

铈和镧掺杂对（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷制备方法，制备出La2O3和CeO2掺杂的（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷，研究了微量稀土元素La,Ce对（Bi1/2Na1/2）0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷微观结构、介电与压电性能的影响。XRD分析表明，La2O3和CeO2的掺杂量在0．1％～0．8％C质量分数）范围内都能形成纯钙钛矿（ABO3）型固溶体。测试了不同组成陶瓷的介电、压电性能，陶瓷材料的介电常数．温度曲线显示La2O3掺杂的陶瓷在升温过程中存在两个介电常数温度峰，而CeO2掺杂的陶瓷的低温介电常数温度峰不明显；在La2O3和CeO2掺杂量为0．3％时陶瓷的压电常数d33分别为156pC/N和160pC/N，为所研究组成中的最大值，平面机电耦合系数Kp最大值出现在La2O3和CeO2掺杂量为0．1％时，分别为0.32，0.31。     

Pb（Mg1／2W1／2）O3—PbTiO3—PbZrO3l陶瓷的化学不均匀性和介电行为的…

研究了Ｐｂ（Ｍｇ１／２Ｗ１／２）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３－ＰｂＺｒＯ３陶瓷的化学不均匀性和介电行为。ＥＤＳ分析得到：体系中存在富Ｗ和富Ｚｒ、Ｔｉ的两相，平均分子式为：Ｉ相（富Ｗ相）：Ｐｂ（Ｍｇ０．２７０Ｗ０．３６７Ｚｒ０．１８２）Ｏ３．０９１；Ⅱ相（富Ｚｒ、Ｔｉ相）：Ｐｂ（Ｍｇ０．１０９Ｗ０．１８７Ｔｉ０．２０４Ｚｒ０．３４０）Ｏ２．７５８。两种居里点分别为：ＴＣＩ〈－６５℃，ＴＣＩ＝１０５℃，图像处理     

柠檬酸法制备（K1/2Na1/2）NbO3无铅压电陶瓷及其性能研究

将柠檬酸法与固相合成法有效结合，制备出钙钛矿结构的（K1/2Na1/2）NbO3（KNN）无铅压电陶瓷．分析表明，利用柠檬酸法合成铌酸钾钠粉体较为适宜的温度为550℃；制备铌酸钾钠无铅压电陶瓷的较好温度为1100℃，其居里温度为415℃，压电常数为58×10^-12C/N．     

复合钙钛矿Pb（Fe1／2Nb1／2）O3的弛豫特性

制备了纯钙钛矿相Ｐｂ（Ｆｅ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３（ＰＦＮ）陶瓷，研究其介电性能表明，ＰＦＮ陶瓷无论退火与否都存在弥散性相变（ＤＰＴ）现象，未退火试样εｍａｘ对应的温度Ｔｍ不随测量频率变化，退火试样的Ｔｍ随频率变化，即表现出Ｔｍ频率色散现象，结合ＸＲＤ分析，指出ＰＦＮ应属弛豫铁电体。