Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3陶瓷的压电、铁电特性及场致应变效应

用普通陶瓷工艺制备了(1–x)Bi_(0.5)Na_(0.5)Ti O_3-x Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3(x=0.03~0.05)压电陶瓷,研究了Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3含量对Bi_(0.5)Na_(0.5)Ti O_3(BNT)压电陶瓷的介电、压电、铁电和场致应变效应的影响。研究表明,随着第二组元Ba(Al_(0.5)Sb_(0.5))O_3含量的增加,该陶瓷经历了从极性态的铁电相向非极性态的非铁电相的转变。在x=0.035组分处,多相共存导致样品具有最大的压电常数d_(33)=99 p C/N,最大的应变S_(max)=0.27%,机电耦合系数k_p=20.1%,k_t=30.4%,等效压电常数d~*_(33)=386 pm/V。     

Zn/Li掺杂PZT-PZN-PNN压电陶瓷的研究

采用传统固相合成法制备了Zn/Li掺杂的0.83Pb(Zr_1/_2Ti_1/_2)O_3-0.11Pb(Zn_1/_3Nb_2/_3)O_3-0.06Pb(Ni_1/_3Nb_(2/3))O_3(PZT-PZN-PNN)压电陶瓷,研究了不同含量的Zn/Li添加量对陶瓷的相结构、显微组织和电性能的影响。结果表明,随着Zn/Li掺杂量的增加,相结构由三方相向四方相转变;介电常数ε_r、压电常数d_(33)和机电耦合系数k_p均先增大后减小,而介电损耗tanδ和机械品质因数Q_m呈先减小后增大的趋势;当添加质量分数w(Zn/Li)=1%时,该压电陶瓷的综合性能最佳,即d_(33)=513pC/N,k_p=0.635,ε_r=1 694,tanδ=0.023 5。该材料有望用于制造低温共烧的叠层压电器件。     

Li_2CO_3掺杂对PZN-PNN-PZT陶瓷结构及性能的影响

采用固相法制备了0.1Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.1Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.8Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3+x%Li_2CO_3(PZN-PNN-PZT,x为质量分数)低温压电陶瓷,研究了Li_2CO_3掺杂对PZN-PNN-PZT压电陶瓷晶体结构、微观形貌及电学性能的影响。实验结果表明,随着Li_2CO_3含量的增加,PZN-PNN-PZT陶瓷晶体结构从三方相向四方相转变,陶瓷晶粒尺寸先增大后减小。掺杂适量的Li_2CO_3能有效提高PZN-PNN-PZT陶瓷的电学性能。当x=0.3时,PZN-PNN-PZT陶瓷具有最好的综合性能:压电常数d_(33)=530 pC/N,机电耦合系数k_p=0.55,品质因数Q_m=60,居里温度T_C=176℃,相对介电常数ε_r=2 800,剩余极化强度P_r=32.80μC/cm~2,矫顽场E_c=0.96 kV/mm。     

Nd_2O_3掺杂对BCZT无铅压电陶瓷性能和结构的影响

采用固相法,研究了不同Nd_2O_3掺杂量对(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3(BCZT)无铅压电陶瓷的物相组成、显微结构及介电性能和压电性能的影响。结果表明:Nd_2O_3掺杂的BCZT陶瓷的主晶相为单一的钙钛矿结构相,并没有明显的第二相。随着Nd_2O_3掺杂量的增大,BCZT陶瓷的压电常数(d_(33))、机电耦合系数(K_P)和介电损耗(tanδ)先增大然后减小,BCZT陶瓷的相对介电常数(ε_r)和体积密度(ρ)先减小然后增大。当Nd_2O_3的质量分数为0.2%时,在1 420℃烧结的BCZT无铅压电陶瓷综合性能较好:d_(33)为228 pC/N,K_P为38.9%,ε_r为2 846,tanδ为0.018,ρ为4.805 g/cm~3。     

Sb含量对0.96(K_(0.5)Na_(0.5))(Nb_(1–x)Sb_x)O_3-0.04Bi_(0.5)Na_(0.5)ZrO_3无铅压电陶瓷结构与电性能的影响

采用传统固相法制备了0.96(K_(0.5)Na_(0.5))(Nb_(1–x)Sb_x)O_3-0.04Bi_(0.5)Na_(0.5)ZrO_3(0.96KNNS_x-0.04BNZ,x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)无铅压电陶瓷,系统研究了Sb含量对0.96KNNS_x-0.04BNZ压电陶瓷晶相组成、显微结构及压电性能的影响规律。X射线衍射分析结果表明:0.96KNNS_x-0.04BNZ陶瓷具有纯钙钛矿结构,随着Sb含量x的增加,陶瓷从正交-四方两相共存转变为四方相,x≤0.02时在正交-四方两相共存的多型相转变(Polymorphic Phase Transition,PPT)区域。在该PPT区域靠近四方相的边界x=0.02处,陶瓷具有优异的压电性能:压电常数d_(33)=354 p C/N;平面机电耦合系数k_p=43.6%;机械品质因数Q_m=46;相对介电常数ε_r=2100;介电损耗tanδ=2.6%,居里温度t_C=290℃。     

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷的电致伸缩系数

本文在温度为-110— 100℃间,用应变仪、压电谐振和干涉技术三种方法精确地测定了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷的电致伸缩系数Q_(33)和Q_(13).电极化强度与诱生应变之间甚至在铁电相和顺电相中都保持二次方关系.电致伸缩系数Q_(33)=2.3(±0.2)×10~(-2)m~4C~(-2)和Q_(13)=-0.64 (±0.05)×10~(-2)m~4C~(-2),该值几乎与温度无关.也测得了室温时场诱压电系数d_(33)和d_(31)随多流偏压的变化.d_(33)/ε_3和d_(31)/ε_ 3的值与诱生电极化强度成正比.从斜率计算的电致伸缩系数和用应变仪测到的完全一致.     

锰掺杂对PZNT相结构和机电性能的影响

采用二步合成法制备了Pb(Zn1/3Nb2/3)0.20(Zr0.52Ti0.48)0.80O3+xMnO2压电陶瓷,探讨了不同剂量锰掺杂对陶瓷样品的相结构和机电性能的影响.结果表明,在1 200℃下烧结2 h,可得到处在准同型相界附近纯钙钛矿结构的压电陶瓷;随着MnO2掺杂量的增加,试样的压电常数d33和机电耦合系数kp先增大后减小,当掺杂w(MnO2)=0.2%时,d33和kp均达到最大值,分别为250 pC/N和0.52;而介电损耗tan δ持续下降,机械品质因数Qm则持续上升.当掺杂w(MnO2)=0.5%时,tan δ达到最小值,Qm达到最大值,其值分别为0.004 6和1434.     

SrCO3掺杂对PZN-PZT低温压电陶瓷结构及性能的影响

采用固相法在900℃制备合成了Pb_(1-x)Sr_x(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_(0.3 )O_3-(Zr_(0.49)Ti_(0.51))_(0.7)O_3(简写为PZN-PZT+xSrCO_3,x=0%,2%,4%,6%,8%)低温压电陶瓷。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和准静态压电常数测试仪、铁电测试仪系统地研究了Sr~(2+)取代A位的Pb~(2+)对PZN-PZT陶瓷的相结构、微观结构和电学性能的影响。结果表明,在选定SrCO_3掺杂浓度范围内,PZN-PZT陶瓷呈四方相晶体结构。随着x的增加,晶粒尺寸先增大后减小。掺杂摩尔分数4%的SrCO_3能有效提高PZN-PZT陶瓷的压电性能和铁电性能。当SrCO_3摩尔分数为4%时,PZN-PZT陶瓷有最佳的性能:d_(33)=496 pC/N,k_p=0.58,Q_m=40,T_C=244℃,ε_r=3000,P_r=32.80μC/cm~2,E_c=0.98 kV/mm。     

BBC掺杂BSNN-BSZT陶瓷低温烧结性能的研究

采用传统的两步固相反应法制备了一种低温烧结的CuBBiO_4-(Ba_(0.8)Sr_(0.2))(Ni_(1/3)Nb_(2/3))-(Ba_(0.8)Sr_(0.2))(Zr_(0.5)Ti_(0.5))(BBC-BSNN-BSZT)压电陶瓷,并研究了CuBBiO_4(BBC)掺杂量对陶瓷微观形貌、相结构、介电、压电性能和烧结温度的影响。研究结果表明,制备的陶瓷样品为单一的钙钛矿相,未发现其他杂相;掺杂的BBC低熔点化合物在烧结中提供适量液相,促进烧结,样品可在925℃烧结致密。该压电陶瓷材料的居里温度由158℃提升到230℃;当掺杂w(BBC)=0.75%(质量分数)时,陶瓷达到最佳压电性能:压电常数d_(33)=613pC/N,机电耦合系数k_p=0.7,介电常数ε_r=3 926,介电损耗tanδ=0.005 2,品质因数Q_m=70。居里温度T_C=227℃。     

Sb_2O_3对富钛型钛酸锶钡基陶瓷结构及性能的影响

采用传统固相法制备Sb_2O_3掺杂(Ba_(0.7_Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3系介电陶瓷,通过扫描电镜、X线衍射仪及LCR测试系统,研究不同含量的Sb_2O_3及烧结工艺参数对TiO_2过量的钛酸锶钡体系微观结构及介电性能的影响。结果表明,随Sb_2O_3掺杂量增大,(Ba_(0.7)Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3陶瓷由立方钙钛矿结构单相固溶体转变为多相化合物。在TiO_2过量的(Ba_(0.7)Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3陶瓷中,Sb~(3+)进入钙钛矿晶格A位。Sb_2O_3添加量较大时,(Ba_(0.7)Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3基陶瓷晶粒异常长大,粒径分布不均匀,且有柱状晶粒出现。随Sb_2O_3掺杂量增大,(Ba_(0.7_Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3基陶瓷居里温度及介电常数峰先增大后减小。提高(Ba_(0.7_Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3基陶瓷的烧结温度并延长保温时间有利于改善Sb_2O_3掺杂量较高时(Ba_(0.7_Sr_(0.3))Ti_(1.005)O_3基陶瓷室温的介电性能。     

铅镁锰锑铌多元系压电陶瓷材料

采用先驱体法制备了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_A(Mn_(1/3)Nb_2/3))_B(Mm_(1/3)Sb_(2/3))_CZr_DTi_EO_3(PMMSN)铅镁锰锑铌多元系中温压电陶瓷材料。从XRD图谱可以看出,先驱体法容易消除焦绿石相,得到单相钙钛矿材料。实验结果表明,先驱体法制成样品的烧成温度较低,压电和介电性能优良。1100℃烧结样品的性能参数:Qm为2060,k_p为0.55,ε_r为1200,d_(33)为293 pC/N,tgδ为0.45×10~(-2),可用于压电变压器、超声换能器和压电马达等功率型器件。     

Bi改性铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的温度稳定性

铌酸钾钠基压电陶瓷(Na0.53K0.41Li0.06)Nb0.955Sb0.045O3的正交–四方多型相变在室温附近,具有良好的压电性能,但其温度稳定性很差。通过掺杂Bi2O3,使该陶瓷的正交–四方多型相变温度tO-T从15℃降低到了–9℃,同时保持了较高的居里温度tC(368℃),从而显著改善了其压电性能的温度稳定性。由于Bi3+施主掺杂作用和Sb5+较强的电负性,改性后的陶瓷保持了优良的电学性能:d33=213pC/N,kp=0.441,ε3T3=1319,tanδ=0.016。     

BiCrO_3掺杂Na_(0.5)K_(0.5)NbO_3压电陶瓷的制备与性能

采用传统固相合成法制备了BiCrO3掺杂Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷。借助XRD、SEM等手段对该陶瓷的显微结构与电性能进行了研究。结果表明,当BiCrO3掺杂量为0.2%～1.0%(摩尔分数),样品均为ABO3型钙钛矿结构。当BiCrO3掺杂量为0.4%(摩尔分数)时,所得陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因素Qm、斜方–四方相变温度tO-T和居里温度tC分别为138pC/N,0.32,30,175℃和410℃。     

Na补偿的(Na,Bi)TiO3-Ba (Zr,Ti)O3无铅压电陶瓷

研究了(1-y)(Na0.5Bi0.5)TiO3-yBa(ZrxTi1-x)O3无铅压电陶瓷,获得压电应变常数d33高达185 pC/N的0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷。添加0.04%摩尔过量Na2CO3的0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3高性能压电陶瓷d33高达195 pC/N。研究发现添加Na2CO3添加量至0.04%摩尔,Na起到软性添加物的作用,添加量超过0.04%,Na起到硬性添加物的作用.理论解释了过量Na的这一特性.为了降低介电损耗,对0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06 Ba(Zr0.055Ti0.945)O3陶瓷进行了(Ce,Mn)掺杂改性研究。     

新型无铅压电陶瓷BNKT-BiFeO_3的研究

采用传统陶瓷制备法制备了一种新型无铅压电陶瓷(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.82)K_(0.18))_(0.5)TiO_3-xBiFeO_3(BNKT-BFx).研究了Bi基铁电体BiFeO_3对BNKT-BFx陶瓷晶体结构、显微组织和压电性能的影响.结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体,陶瓷的准同型相界位于x=0～0.05.BiFe_O3促进陶瓷致密化和晶粒生长,在准同型相界成分附近压电性能达到最大值:d_(33)=171 pC/N,k_p=0.366.     

Ca_(0.3)(Li_(0.5)Sm_(0.5))_(0.7)TiO_3微波介质陶瓷低温烧结研究

采用固相反应法,以Ca0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3(CLST—0.7)陶瓷为基料,掺杂质量分数为10%的CaO-B2O3-SiO2(CBS)氧化物和2%～6%的Li2O-B2O3-SiO2-CaO-Al2O3(LBSCA)玻璃料为复合烧结助剂,研究了LBSCA掺杂量对CLST—0.7陶瓷的低温烧结行为及微波介电性能的影响。结果表明,复合烧结助剂掺杂促使CLST—0.7陶瓷烧结温度降低了200～300℃,并保持良好的微波介电性能。掺杂质量分数10%CBS和4%LBSCA的CLST—0.7陶瓷经950℃烧结5h后,其εr=71.84,Q·f=1967GHz,τf=41.7×10–6/℃。     

K4CuNb8O23对K0.5Na0.5NbO3-Bi0.5Na0.5TiO3-LiSbO3压电陶瓷结构及性能的影响

采用固相反应法制备了0.96(0.99K0.5Na0.5.5NbO3-0.01Bi0.5Na0.5TiO3)-0.04¨SbO3-xK4CuNb8O23(0≤x≤3.00％)(简称KNN-BNT-LS-KCN)无铅压电陶瓷,研究了其晶体结构、压电、介电以及铁电性质。结果表明,KCN的加入使所制陶瓷的晶体结构从四方相转变...     

0.7Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3薄膜中自极化效应诱导的稳定热释电系数

采用sol-gel方法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了0.7Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3,并研究了其铁电和热释电性质.X射线衍射结果表明薄膜具有高度的(111)择优取向.结果显示,在没有任何极化处理情况下,薄膜具有稳定的热释电系数,达到1.58×10~(-8) Ccm~(-2)K~(-1).当极化电场高于3倍薄膜的矫顽电场时,薄膜的热释电系数几乎保持不变.撤掉极化电场后,薄膜的热释电系数在10天后仅仅衰减4%左右,远比PZT薄膜稳定.研究发现不同方向极化处理,薄膜的热释电电流具有非对称性,即正向极化时热释电电流随电场增加而增大,负方向极化处理时,热释电电流随电场增加而减小.这些结果显示0.7Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3表现出的优异热释电特性起源于薄膜中的自极化效应.     

Ba (Ti0.8Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3无铅陶瓷的显微结构和压电性能

采用传统固相反应制备出了高压电常数的Ba(Ti0.8 Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (BZT-xBCT)无铅压电陶瓷材料,研究了BCT含量对于体系结构、压电与介电性能的影响规律.结果表明,x=0.45～0.60时,BZTxBCT系统处于准同型相界附近,BZT-xBCT陶瓷时主晶相为钙钛矿相结构,当x＞0.50时,出现少量的第二相CaTiO3.当x=0.50时,陶瓷的性能达到最佳,其介电常数ε、压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、频率系数Np分别为2 900,385 pC/N,0.456,124和2 740 Hz·m.由此可认为位于准同型相界附近的BZT-xBCT是一类很有前途的无铅压电材料.     

Ba(Ti0.91Zr0.09)1-3x /2 MoxO3铁电陶瓷的相变弥散

采用固相反应法制备了MoO3施主掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷,借助Agilent4284A、ZT—I电滞回线和d33测量仪,研究了MoO3含量对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷介电性能的影响。结果表明:掺杂MoO3能降低Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷的烧结温度。当x(MoO3)为0.05时,ρv达到最佳值5.682g·cm–3;tanδ最小为0.0157;εr为2510,相变温度向高温方向移动。在所研究的组分范围内,样品表现出扩散相变铁电体的特征,但未观察到典型的介电弛豫行为。