Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3系无铅压电陶瓷的极化工艺研究

主要研究了极化电场,极化时间和极化温度等工艺参数对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3系无铅压电陶瓷介电和压电性能的影响。结果表明:极化电场和极化温度对压电陶瓷的介电、压电性能影响较大,而极化时间则影响较小。适宜的极化电场是3～3.5kV/mm,极化温度70～80℃,极化时间为10～15min。     

Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷设计与制备研究的新进展

综述了Bi0.5Na0.5TiO3(BNW)基无铅压电陶瓷体系研究的最新进展,介绍了BNT基无铅压电陶瓷的设计方法及其制备技术.用自洽场离散变分法(self-consult charge-discrete variation-Xa,SCC-DV-Xa)等计算方法可为设计新型BNT基陶瓷提供重要的理论指导.用湿化学法,包括:溶胶-凝胶法、柠檬酸盐法、水热法等,可以合成BNT基纳米粉体,该类方法制备的BNT基粉体具有良好烧结活性,利于致密化烧结,使材料电性能得到改善.用模板晶粒生长技术可获得晶粒生长定向程度很高的BNT基压电陶瓷材料,进而提高材料在特定方向的压电性能.     

Na0.5Bi0.5TiO3基无铅压电陶瓷研究与应用的新进展

综述了钙钛矿结构的Na0.5Bi0.5TiO3(简称BNT)基无铅压电陶瓷的研究现状,并与其它无铅基压电陶瓷进行了对比.列举了近年来BNT 基压电陶瓷的新发展和热门体系,结合笔者承担的相关研究工作内容,总结和指出了BNT基无铅压电陶瓷新的研究思路和相关方向.     

(1-x)Na0.5 Bi0.5 TiO3-xNaNbO3系无铅压电陶瓷的机电性能

采用传统陶瓷的制备方法,制备了(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xNaNbO3(r=0～0．08)压电陶瓷。X射线衍射分析表明：所研究的组成均能够形成纯钙钛矿(ABOx)型固溶体。不同频率下陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料具有典型的弛豫铁电体特征,且随着x的增加,其弛豫性特征愈明显。室温下陶瓷材料的饱和电滞回线表明：所研究组成均为铁电体．材料的剩余极化强度P1在x=0．02时具有最大值。检测了不同组成陶瓷的雎电性能,发现材料的压电常数d33和平面机电耦合系数Kp随着x值的增加先增加后降低,在x=0．02时．陶瓷的d33=88pC／N,Kp=0．1792,为所研究组成中的最大值．材料的介电常数εI3/ε0和介电损耗tanδ则随x值的增加而增加。     

(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3系的离子挥发性研究

利用固相法制备了(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3系压电陶瓷,研究其中Bi3 、Na 、K 离子的挥发对其性能的影响。研究结果表明Bi3 的挥发性对样品的性能影响较大,而Na 、K 离子相对较小。     

Na0.5Bi0.5TiO3-Ba0.5Sr0.5Nb2O6无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBa0.5Sr0.5Nb2O6(0≤x≤1.0％)(简称(1-x)NBT-xBSN)无铅压电陶瓷,研究了不同BSN含量(x=0,0.1％,0.3％,0.5％,0.7％,1.0％,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能.结果表明:所有样品均为纯钙钛矿结构,随掺杂量x的增加,陶瓷的相对密度pr、压电常数d33和机电耦合系数kp均先增大后降低,机械品质因子Qm和退极化温度Td则逐渐下降.该体系陶瓷具有弥散相变特征,弥散指数介于1.6～1.7.当x=0.5％时,陶瓷获得最佳性能:d33=92pC/N,kp=0.164,Qm=89,εr=650,tanδ=5.47％,pr=96.5％.     

(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3系无铅压电陶瓷的电学性能研究

利用固相法制备了(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3系压电陶瓷,所得陶瓷样品介电损耗tanδ最大不超过5%,最好的压电常数d33=153pC/N,平面机电耦合系数kp=0.299,它们分别出现在x=0.22和0.20处。同时通过对其介电性能的测试,表明该样品具有弛豫铁电性,是典型的弛豫铁电体。     

Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究进展

随着经济的发展和人们环保意识的增强,无铅压电陶瓷的研究和开发越来越引起人们的重视.由于钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,简称为BNT)基无铅压电陶瓷具有良好的铁电性和高的剩余极化引起了广大学者的关注.本文分析了BNT基无铅压电陶瓷的研究进展,其中晶粒取向生长技术是提高其压电性能的一个重要途径.本文还介绍了一种溶剂热法制备织构化BNT基无铅压电陶瓷的方法.     

Na0.5Bi0.5TiO3基无铅陶瓷的铁电相变和弛豫特性研究进展

综合介绍了Na0.5Bi0.5TiO3（sodium bismuth titanate,NBT）基无铅铁电材料在铁电相变和弛豫特性方面近年来国内外的研究进展。介绍了温度变化对NBT铁电性能的影响以及产生弛豫相变的机理。此外,结合本课题的研究成果,介绍了不同含量BaTiO3和K0.5Bi0.5TiO3及其它化合物取代后对NBT基铁电相变和弛豫特性的影响。指出了在提高压电性能的同时,大幅降低材料铁电一反铁电相变,即材料的退极化温度,可能会影响到压电陶瓷材料的使用温度范围。     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3系无铅压电陶瓷的弛豫相变特征和铁电性能

研究了(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3系无铅压电陶瓷的弛豫相变特性和铁电性能。X射线衍射分析表明：当0．06≤x≤0．10时。该体系陶瓷具有三方、四方相共存的晶体结构。通过测试材料的介电温谱分析发现：当x≥0．10时,该体系陶瓷在200℃以上具有弛豫铁电体的特征。通过测试样品在不同温度的电滞回线。认为该体系材料在一定组成范围内随温度的升高存在反铁电中间相。通过研究样品的铁电性能发现：当x=0．10时,材料的矫顽场达到极小值。     

流延法制备铌酸钾钠无铅压电陶瓷的工艺研究

以Na2CO3,K2CO3,Nb2O5等为原料,采用固相法合成了K0.5Na0.5NbO3的粉体,并以此粉体为主要原料,添加适量的分散剂、粘结剂及除泡剂制备浆料,采用流延法制备K0.5Na0.5NbO3膜片,研究了K0.5Na0.5NbO3固相含量、分散剂、粘结剂及除泡剂的种类及含量对流延浆料流延性能和对K0.5Na0.5NbO3陶瓷的影响。实验结果表明:流延膜的厚度在0.3mm时,选用三乙醇胺作分散剂效果最好,当固相含量在55wt%时,分散剂用量在2%时浆料的粘度为2000mPa.s,适合于流延工艺;粘结剂PVB的含量在8%时膜片强度较高。     

铜掺杂对(Na0.5K0.5)NbO3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法对(Na0.5K0.5)NbO3压电陶瓷进行铜掺杂改性研究。使用SEM、XRD并结合常规压电陶瓷性能测试手段对该体系的显微结构、压电性能等进行表征。研究结果表明:CuO的掺入使材料出现“硬化”现象,即材料的压电系数d33、平面机电耦合系数Kp和介电损耗tanδ下降了,机械品质因子Qm大大提高;CuO掺入量在1%mol时各项性能最佳。另外,从SEM图片中可以看出:(Na0.5K0.5)NbO3压电陶瓷材料的平均晶粒尺寸随着CuO掺入量的增加明显变大。这表明CuO有烧结助熔作用,能降低烧成温度。     

氧化铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响

用传统固相反应法制备了结构致密的铌酸铋钾钠[(Na0.5K0.5)1-3xBixNbO3,0≤x≤0.05]无铅压电陶瓷,研究了掺杂氧化铋(Bi2O3)对铌酸钾钠(Na0.5K0.5)NbO3(NKN)晶体结构和压电性能的影响.结果表明:当Bi2O3含量x＜0.02时,能得到具有纯钙钛矿结构的(Na05K0.5)1.3xBixNbO3陶瓷.最佳烧结温度随Bi2O3含量的增加而升高,与纯铌酸钾钠陶瓷相比,样品密度显著提高.Bi2O3掺杂量对铌酸钾钠的压电性能有很大影响,其压电常数(d33),机电耦合系数(kp,kt)随Bi2O3含量的增加先升高而后降低,并在x=0.01时达到最大值,机械品质因数(Qm)有明显提高.实验表明:当x=0.01时,(Na0.5K0.5)1-3BixNbO3无铅压电陶瓷的密度达4.42g/cm3,表现出优异的压电性能:d33=154×10-6C/N,kp=45%,kt=46%,介电损耗tanδ=3.5%,相对介电常数ε=598,Qm=138.     

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。     

准同型相界附近(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3的制备及性能研究

利用固相法制备了（Na1-xKx）0.5Bi0.5TiO3系压电陶瓷，XRD分析表明所得陶瓷样品为纯的钙钛矿结构，其准同型相界在x=0．18～0．22之间；电子探针显微分析显示所做陶瓷样品晶粒发育良好，具有规则的外形和明显的晶界；实验所得陶瓷样品损耗tanδ最大不超过5％，最好的压电常数d33=153 pC／N，平面机电耦合系数kp=0．299，它们分别出现在x=0．22和0．20处。     

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。     

LixNa(0.52-x)K0.48NbO3无铅压电陶瓷性能研究

采用普通的固相烧结方法制备了LixNa(0.52-x)K0.48NbO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的显微结构及压电性能。随着Li含量的增加陶瓷烧结温度降低,相结构逐渐由正交相向四方相转变。在x=0.05时,压电常数d33达到117pc/N,平面机电耦合系数kp为36.4%,介电损耗tanδ为0.032。     

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。