(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷的烧结特性和压电性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征.制备的(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷为单一的钙钛矿结构,室温下其相结构随LiNbO3含量增加逐渐由正交相向四方相转变,显微结构也由于LiNbO3含量的不同而表现出很大差异.与(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷相比,(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷的烧结温度降低,烧结特性得到改善. (K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3陶瓷表现出优越的压电性能,其中0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3(x=0.06)陶瓷的压电常数d33达到205pC/N,机电耦合系数kp为40.3%,kt达到49.8%.     

(Na,K)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的结构与性能研究

研究了K0.5Bi0.5TiO3(KBT)含量对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3(BNKT)无铅压电陶瓷的显微组织结构及压电性能的影响规律,结果表明随KBT含量增加,BNKT无铅压电陶瓷的晶胞参数增大,密度减小,晶粒尺寸减小,居里温度从326℃升高到360℃,压电常数、介电常数和介电损耗增加,机械品质因数下降;KBT含量为0.15mol的(Na0.85K0.15)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷位于准同型相界处,具有较佳的压电性能.     

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．     

高性能(Na0.51K0.44Li0.05)Nb0.92Ta0.08O3-Na5.4Cu1.3Sb10O29无铅压电陶瓷

采用传统的氧化物固溶工艺制备了（Na0.51K0.44Li0.05）Nb092Ta0.08O3和助烧剂Na5.4Cu13Sb10O29.对（Na0.51K044Li0.05）Nb0.92Ta0.08O3添加助烧剂Na5.4Cu1.3Sb10O29的研究表明,助烧剂能大幅度提高（Na0.51K0.44Li0.05）Nb0.92Ta0.08O3的压电和机电耦合性能.质量百分比为4%Na5.4Cu1.3Sb10O29掺杂的（Na051K0.44Li0.05）Nb092Ta0.08O3具有高的压电应变常数（d33=266pC/N）,高的机电耦合系数kt（46.7%）、k33（63.7%）,较低的损耗（tanδ=1.8%）,和高的居里温度（391℃）.这些参数表明,Na5.4Cu1.3Sb10O29掺杂的（Na0.51K0.44Li0.05）Nb0.92Ta0.08O3是替代锆钛酸铅且具有很好的应用前景的无铅压电陶瓷.     

LiTaO3掺杂对K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了LiTaO3掺杂的K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷(记为KNN xLT,x=0～8%(摩尔分数)),并研究了陶瓷的晶相、显微结构和压电、铁电等性能.研究结果表明,KNN xLT陶瓷的正交相-四方相准同型相界(MPB)位于4%＜x＜6%处.随着LiTaO3含量的增加,陶瓷的正交→四方结构相变温度(TO-T)向低温方向移动,而四方→立方结构相变温度(Tc)向高温方向移动.陶瓷的压电常数d33和机电耦合系数kp随LiTaO3含量的增加均先增大后减小,而剩余极化强度Pr则随之逐渐减小,矫顽场Ec逐渐增大.当x=6%时,陶瓷具有较好的压电和铁电性能:d33=190pC/N,kp=40.0%,Pr=22.0μC/cm2,Ec=1.78kV/mm,Tc=440℃.该体系陶瓷具有较高的压电常数和比较大的平面机电耦合系数,是一种应用前景良好的压电铁电材料.     

无铅压电陶瓷K0.5Na0.5NbO3-BiFeO3的烧结工艺与压电性能研究

采用传统常压固相烧结工艺制备了掺杂0.8at%BiFeO₃(BF)的K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN) 无铅压电陶瓷,着重研究了烧结温度与保温时间对陶瓷的晶体结构、相转变、致密度与压电、介电性能的影响. 研究结果表明, 所有陶瓷样品都为单一的钙钛矿结构, 烧结温度与保温时间对陶瓷样品的室温晶体结构与相转变温度几乎没有影响, 但对陶瓷的表面形貌、密度和压电性能有较大的影响. 当保温时间为3h,在1100℃至1150℃范围内, 随烧结温度的升高,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数Kp及机械品质因数Qm均一直升高, 介电损耗tanδ则显著降低. 当烧结温度为1150℃时, 随保温时间的增加, 陶瓷的压电性能先显著提高后基本保持不变. 1150℃保温2h烧结的陶瓷获得良好的性能：密度ρ=4.50g/cm³（致密度为95.63%）, d₃₃=132pC/N, K_p=45%, Q_m=333.73, tanδ=2.39%.     

(1-x)(Na0.5K0.5)NbO3-x(Ba0.88Ca0.12Zr0.12Ti0.88O3) 无铅压电陶瓷的制备及性能研究

介绍了一种利用传统固态烧结法制作的无铅压电陶瓷(1-x)(Na_(0.5)K_(0.5))NbO_3-x(Ba_(0.88)Ca_(0.12)Zr_(0.12)Ti_(0.88)O_3)((1-x)KNN-xBCZT)。(1-x)KNN-xBCZT是由KNN和BCZT形成的均匀固溶体。随着BCZT浓度的增加,(1-x)KNN-xBCZT的T_c和四方相-正交相的相变温度呈近似直线方式下降。相变温度的降低,有助于提升固溶体的电性能,当x=0.055时(1-x)KNN-xBCZT陶瓷性能达到最优。MnO_2助烧剂可以进一步降低(1-x)KNN-xBCZT陶瓷的相变温度,使(1-x)KNN-xBCZT陶瓷更为致密。0.055BCZT-0.945KNN-0.01MnO_2陶瓷展现出的性能为d_(33)=212 pC/N,d_(31)=-75 pC/N,k_p=45%,ε=875,tanδ=0.02和T_C=340℃,T_(O-T)=127℃。     

(Na0.55K0.45)1-xLixNb1-xSbxO3压电陶瓷偏离两相共存区的性能研究

使用传统陶瓷烧结工艺制备了(Na0.55K0.45)1-xLixNb1-xSbxO3体系无铅压电陶瓷中偏离两相共存区的0.97(Na0.55K0.45)NbO3-0.03LiSbO3(简记为97KNN-3LS)陶瓷,分析了在不同烧结温度下其结构与电学性能.研究结果表明,当在适当的烧结温度时,该组分陶瓷具有良好的压电与铁电性能,其中,压电常数d33=166pC/N,平面机电耦合系数κP=46.7%,动态电阻R1=63Ω.该体系陶瓷在常温附近具有较高的κP与较低的R1,是一种很有应用前景的无铅压电陶瓷.     

（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.     

（K0.54N0.46）NbO3-LiSbO3无铅压电陶瓷的电学性能与相结构

利用传统的电子陶瓷工艺制备了（1-x）（K0.54Na0.46）NbO3-xLiSbO3[（1-x）KNN-xLS]无铅压电陶瓷，研究了LiSbO3对（KNN-xLS陶瓷的相结构与介电压电性能的影响．研究结果表明，（1-x）KNN-xLS陶瓷的准同型相界位于0．04〈x〈0．06；（1-x）KNN-xLS陶瓷的电学性能强烈地依靠化学成分，在准同型相界附近具有加强的电学性能；（1-x）KNN-xLS0=O．05）陶瓷的室温压电常数达220pC/N，径向机电耦合系数达43％，居里温度为368℃，正交．四方转变温度为90℃，介电常数为l145，介电损耗为2．8％，剩余极化值为26．6p．C/cm^3，矫顽场为13．8kV/cm．因此可以认为，该陶瓷体系是具有应用前景的无铅压电陶瓷材料之一．     

Piezoelectric Properties of （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 Ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 （x=0.057-0.066） were synthesized by an ordinary sin-tering technique. Substituting Li for K can lead to structural distortion, which improves the Curie temperature （To） greatly. By adding appropriate LiNbO3 content, piezoelectric constant d33 values reach 202-212 pC/N. Electromechanical coefficients of the planar mode reach 44.4%-46.8%. The dielectric loss is below 2.6%, which is much lower than reported （about 50%）. The To of （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 （x=0.057-0.066） is in the range of 490-510℃, at least 70℃ higher than that of pure （Na0.5K0.5）NbO3 ceramics. The results show that （Na0.5K0.5-xLix）NbO3 ceramic is a kind of good lead-free high-temperature piezoelectric material.     

BaZrO3掺杂对(K0.49Na0.51)0.98Li0.02(Nb0.77Ta0.18Sb0.05)O3无铅压电陶瓷的结构与电性能的影响

采用固相反应法制备了(K_0.49Na_0.51)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃-xBaZrO₃ (NKNLST-xBZ, x = 0~0.020 mol)无铅压电陶瓷, 系统研究了BaZrO₃的掺杂量对陶瓷的压电、介电、机电和铁电性能的影响。结果表明: 随着BaZrO₃掺杂量x的增加, 陶瓷的晶体结构由正交相向四方相转变, 在x=0.005~0.008区间出现正交相与四方相两相共存的区域, 在此区域内陶瓷的晶粒变得细小且均匀, 介电损耗tanδ大幅降低, 压电常数d₃₃和平面机电耦合系数k_p增加。该体系陶瓷的介电常数ε T 33 /ε0则随着BaZrO₃的增加持续增加, 相变温度则向低温方向移动。当x=0.005时, 该组成陶瓷具有最佳的综合性能: 压电常数d33=372 pC/N, 平面机电耦合系数kp=47.2%, 介电损耗tanδ=3.1%, 以及较高的介电常数ε^T₃₃ /ε₀=1470和居里温度T_c=208℃。     

MnO_2掺杂0.92[Bi_(0.5)(Na_(0.7)K_(0.25)Li_(0.05))_(0.5)]TiO_3-0.08Ba(Ti,Zr)O_3基无铅压电陶瓷

采用二次合成法制备了新型0.92[Bi0.5(Na0.7K0.25Li0.05)0.5]TiO3-0.08Ba(Ti,Zr)O3+x(wt%)(质量分数)MnO2体系无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的晶相结构、表面形貌、压电介电性能。研究结果表明,制备的陶瓷样品均具有单一钙钛矿结构。MnO2的含量为x=0.003时,得到介电损耗低的压电陶瓷:介质损耗tanδ为0.0361,压电常数d33为155pC/N,机电耦合系数kp为0.26,机械品质因素Qm为202;在1160℃,2h的烧结条件下,能够获得致密的无铅压电陶瓷体。     

(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1-xSnx)O3无铅压电陶瓷的相结构与压电性能

钙锆共掺钛酸钡陶瓷(BCZT)具有优异的介电性能和压电性能, 是一类具有发展潜力的无铅压电陶瓷, 但其压电性能仍无法与铅基陶瓷媲美。为提高压电性能, 本研究对陶瓷材料进行Sn元素掺杂改性((Ba_0.85Ca_0.15)- (Ti_0.9Zr_0.1-xSn_x)O₃, x=0.02~0.07))。晶体结构分析证实所有组分的陶瓷无杂相, 处于正交相与四方相两相共存状态, 并具有较大的c/a; 显微结构分析发现所有陶瓷都很致密, 且平均晶粒尺寸随着Sn含量的增加而增大。当x=0.04时, 陶瓷最致密, 且室温处于准同型相界附近, 因此拥有最佳的电学性能: d₃₃=590 pC•N ^-1, k_p=52.2%, tanδ=0.016, ε ^T₃₃=5372, d ^*₃₃=734 pm•V ^-1, IR=57.8 GΩ•cm。本研究表明: Sn掺杂的BCZT基无铅压电陶瓷具有优异的压电性能, 有望在换能器、机电传感器和驱动器等方面得到应用。     

(Bi0.5Na0.5)1-x(BaaSrb)x TiO3无铅压电陶瓷体系的设计、制备与性能

综合考虑(Bi0.5Na0.5) TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的A-位、B-位原子的原子量差、离子半径差和电负性差,提出了一种BNT基无铅压电陶瓷的设计方法.依据BNT基无铅压电陶瓷所报道的相关数据,定义了ABO3型压电陶瓷的综合因子F(w)为 F(w)= M+R+100X,式中,M为A-位和B-位离子的质量差,R为A-位和B-位离子的离子半径差,X为A-位和B-位离子的电负性差.研究发现,F(w)与BNT基无铅压电陶瓷的压电耦合系数k33和kp, 以及压电常数d33有非常紧密的关系.根据该方法设计了(Bi0.5Na0.5)1-x(BaaSrb)xTiO3无铅压电陶瓷新体系,并申报了国家发明专利.研究结果表明,该体系压电陶瓷具有很好的工艺特性和压电响应,高的压电常数,其机电耦合系数kp为0.311,压电常数d33高达146pC/N,居里温度Tc为310℃,是一种很有实际应用前景的新型压电陶瓷材料体系.     

(Bi0.5Na0.5)TiO3系无铅压电陶瓷研究现状与展望

BNT陶瓷由于具有良好的压电性、高居里温度和烧结过程中无毒、易控制性等优点而倍受青睐.本文介绍了无铅压电陶瓷的研究概况、相变过程及其基本性质、制备工艺,根据已有的研究经验着重对BNT陶瓷掺杂改性进行了探讨,并展望了它的发展前景.     

熔盐法合成Na0.5K0.5NbO3粉体

采用熔盐法在K2CO3和Na2CO3的熔盐（K2CO3／Na2CO3=45／55）中800℃并保温2h的条件下制备出了单相、纯钙态矿型结构的Na0.5K0.5NbO3粉体,运用XRD以及SEM技术对所得粉体进行了相组成及显微结构分析。结果表明：随着盐含量的增加,晶体结构从正交相转变为四方相,晶粒大小先增加而后稍微减小,并且获得较好的介电压电性：ε33^T／ε0（1kHz）=45-264,tgδ=1．5％～2．6％,Tc=402℃,Tτ-o=202℃,d33=88-98pC／N,Qm=465-574,Kp=29．09%～30．47％,在10kHz频率下,介电损耗有一点改变。NKN将有可能成为用于高频下的无铅压电陶瓷之一。     

(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷的研究现状与进展

综述了近年来(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷在掺杂改性以及晶粒定向技术制备织构化陶瓷研究的新进展,重点分析了(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷的K/Na比为0.5和非0.5时,陶瓷压电性能上的差异,发现K/Na比偏离0.5时,具有更为优异的压电、介电性能,最后展望了(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷的掺杂改性及晶粒定向技术的研究趋势.