Sr、Mn离子掺杂PMS-PZT压电陶瓷相组成与性能研究

针对聚焦超声换能器用压电陶瓷,采用传统的固相法制备Pb1.04(Mn1/3 Sb2/3)0.05 Zr0.47 Ti0.48 O3+x％SrCO3+y％MnO2(x+y=0.3)(PMS-PZT)三元系压电陶瓷.使用正交实验分析方法研究添加不同比例的Sr、Mn离子后PMS-PZT压电陶瓷电学性能的变化.讨论了在准同型相界(MPB)随着掺杂元素相对含量的改变对压电陶瓷的相对介电常数εr、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm和压电常数d33的影响.通过研究发现:在900℃煅烧,1180℃烧结保温2 h,当x=0.15时,三方相和四方相共存且三方度最大,得到综合性能优良的压电陶瓷材料:密度 ρ=7.84 g/cm3、压电常数d33=336 pC/N、机械品质因数Qm=1889、机电耦合系数kp=0.63、相对介电常数εr=1479,采用此工艺制备的压电陶瓷完全满足高强度超声换能器用的压电材料.     

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。     

三方/四方相共存铌锑锆钛酸铅压电陶瓷极化的研究

研究了极化条件对三方 /四方相共存 (即准同型相界 ,简称MPB)的铌锑锆钛酸铅 (PNSZT)压电陶瓷性能和结构的影响 .利用XRD探讨了三方、四方相共存PNSZT压电陶瓷极化过程中畴转向、相变、晶格常数的变化、应变 ,分析讨论了极化作用机理 .XRD结果分析表明 :两相共存压电陶瓷极化过程中畴转向的同时伴随着相变 (四方相→三方相 )、应变、晶格常数变化 ;随着极化程度的提高 ,试样的应变量和 90°畴转向率不断增加 ;当达到极化饱和状态时 ,它们也达到最大值 ,其中应变的最大值为 0 .4% ,90°畴的转向率最大值为 41.6 % ,此时样品的介电常数和机电耦合系数也达到最大值 .当 90°畴转向率高和应变大时 ,材料的机电耦合系数和介电常数也大 .90°畴转向率和应变是表征极化程度的微观结构物理量 .最优极化条件是得到最佳压电性能陶瓷的关键之一     

PMS-PZN-PZT压电陶瓷材料的性能研究

采用传统的陶瓷制备工艺制备了PMS-PZN-PZT四元系压电陶瓷,探讨了不同烧结温度对材料性能的影响,以期获得材料的最佳制备工艺。实验结果表明,此四元系材料具有较宽的烧结温度范围;在1200℃烧结工艺条件下,材料的机电耦合系数与压电常数最大,介电损耗最小,介电常数适中。     

大功率PZT—PMS—PSN四元系压电陶瓷的研究

采用固相法制备了PZT—PMS—PSN四元系压电陶瓷,系统地研究了PSN组分含量对PZT—PMS—PSN四元系压电陶瓷的相结构、显微形貌及介电性能和压电性能的影响。结果表明：当PSN组分含量为0．02时,12307C烧结下的陶瓷具有相对优良的综合性能,Qm=2248,Kp=0．557,d33=226pC／N,tanδ=0．0056。通过调节组分制备出了综合性能优良的PZT—PMS—PSN基础体系,能够满足大功率压电陶瓷变压器材料的使用要求。     

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℃。     

Ca含量对(Ba1-xCax)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统的固相法制备(Ba1-xCax)(Ti0.9Zr0.1)O3(简称BCTZ)无铅压电陶瓷.借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等测试方法研究了Ca含量对所制备BCTZ无铅压电陶瓷显微结构和压电介电性能的影响.结果表明:随着Ca含量的增加,(Ba1-xCax)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷的晶粒尺寸先增大后减小,所制备的BCTZ陶瓷的物相都是钙钛矿结构,没有杂相;随着Ca含量的增加,BCTZ陶瓷压电常数(d33),介电常数(εr),机电耦合系数(kp)分别先增加后降低,而介质损耗(tanδ)先减小后增大.当Ca含量(x)为0.15mol时,在1450℃烧结制得的(Ba1-xCax)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷性能最佳:压电常数(d33)为363pC/N,机电耦合系数(kp)为39.63％,介电常数(εr)为4184,介质损耗(tanδ)为1.08％.     

烧结温度对多孔陶瓷压电性能的影响

研究了烧结温度对海藻酸钠离子凝胶法制备3-1型多孔PZT压电陶瓷和凝胶注模法制备3-3型多孔PZT压电陶瓷性能的影响.结果表明:当烧结温度从1150℃升至1250℃,多孔PZT陶瓷的孔隙率降低,晶粒尺寸、介电常数、压电系数、厚度机电耦合系数和抗压强度增大,静水压压电系数与静水压品质因数随之降低.3-1型PZT陶瓷具有定...     

(K0.485Na0.485Li0.03)NbO3-Pb(Zr0.53Ti0.47)O3压电陶瓷的压电性能与微观结构

采用传统电子陶瓷制备技术和工业原料制备了新型(1-x)(K0.485Na0.485>Li0.03)NbO3-Pb(Zr0.53Ti0.47)O3少铅压电陶瓷,研究了该体系陶瓷的压电性能及微观结构.X射线衍射分析表明:在1250℃烧结3h的条件下,所有陶瓷样品都具有纯的钙钛矿结构和高致密性,并且在室温下形成了正交相和四方相共存的结构.x=0.75时,陶瓷的压电性能达到最佳:压电常数d33=363 pC/N,机电耦合系数kp=63%,相对介电常数εr=1 590,介质损耗tanδ=1.70%.     

Li含量对KNNLTSBZ无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统固相法制备了(K0.49Na0.51)1-x Lix(Nb0.77Ta0.18Sb0.05)O3-0.005BaZrO3(x=0.02~0.06,KNNLTSBZx)无铅压电陶瓷。用X射线衍射、扫描电子显微镜及精密阻抗分析仪分析了Li含量(x)对样品的晶相组成、显微结构、压电及介电性能的影响。发现:所研究的组成范围内,陶瓷样品均具有纯的钙钛矿晶体结构;随着Li含量(x)的增加,室温样品的晶体结构由正交相逐渐向四方相转变,Curie温度(TC)向高温方向移动,而正交-四方相变温度(To-t)则向低温方向变化,且当x≥0.04时,To-t已经移到室温以下,0.04≤x≤0.06范围为陶瓷的正交-四方共存的多型相转变组成,当x=0.04时,陶瓷具有最佳的压电、介电性能:压电常数d33=240pC/N,平面机电耦合系数kp=44.7%,相对介电常数εT33/ε0=2 090,介电损耗tanδ=2.7%。     

Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3系无铅压电陶瓷的制备工艺研究

利用XRD、SEM等分析技术 ,研究了Na0 .5Bi0 .5TiO3 -K0 .5Bi0 .5TiO3 系无铅压电陶瓷的合成温度 ,烧成工艺条件对陶瓷晶体结构、压电性能的影响。结果表明 ,合成温度提高有利于主晶相的形成 ,适当延长保温时间有利于材料的压电性能。该体系随着KBT含量的增加 ,烧结温度提高 ,烧结温度范围变窄。同时研究了极化工艺条件对材料压电性能的影响表明 ,提高极化电场和适当提高极化温度有利于压电性能的提高 ,但过高的温度由于受到材料高温下退极化的影响而导致材料压电性能变差     

溶胶–凝胶法制备(Na0.50+xK0.50-2xLix)Nb0.9Ta0.1O3无铅压电陶瓷及其性能

采用溶胶–凝胶法制备Li+取代(K0.5Na0.5)+及Ta5+取代Nb5+的(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷粉体,采用无压烧结工艺制备(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3(x=0,0.02,0.04)陶瓷样品。研究了前驱体煅烧温度对陶瓷粉体物相组成的影响。分析了不同Li+掺杂量对样品物相组成、微观结构、体积密度及电学性能的影响。结果表明:前驱体的最佳煅烧温度为600℃,通过透射电子显微镜分析陶瓷粉体的粒径为49 nm;不同Li+掺杂量制备的(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3陶瓷样品均为正交相钙钛矿结构;随着Li+掺杂量的增加,(Na0.50+xK0.50–2xLix)Nb0.9Ta0.1O3陶瓷的体积密度先增大后减小,介电常数逐渐升高,压电常数先降低再升高,剩余极化强度逐渐升高。Li+掺杂量x为0.04时样品的压电常数(d33=94 pC/N)、相对介电常数(εr=684.33)及剩余极化强度(Pr=98.27μC/cm2)较好。     

La掺杂(Na0.5Bi0.5)0.82(K0.5Bi0.5)0.18TiO3系统无铅压电陶瓷的制备工艺探讨

采用传统陶瓷工艺，研究了制备[（Na0.5Bi0.5）0.82（K0.5Bi0.5）0.18]1-xLaxTiO3（x=0．00，0．01，0．03，0．05，0．10）无铅压电陶瓷的工艺条件对陶瓷的物相组成、显微结构和压电性能的影响。利用XRD、SEM等技术分析结果表明，合成温度的提高有利于主晶相的形成，且此系统烧成温度范围较窄，故需控制在合适的烧成温度下才能得到高致密度的陶瓷。同时，研究了极化工艺条件对材料压电性能的影响，结果表明，提高极化电场强度、控制适当的极化温度有利于提高材料的压电性能。     

Li2CO3掺杂对0.2PMN-0.8PZT陶瓷的影响

利用铌铁矿预产物合成法,研究不同温度烧结下Li2CO3掺杂对0.2 PMN-0.8PZT压电陶瓷(简称PLC)的相结构和电性能的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的分析结果表明,掺杂LiCO3的0.2PMN-0.8PZT压电陶瓷经不同温度煅烧后,所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相,并随着烧结温度的升高,PLC的相结构有由四方相向菱方相转变的趋势。通过0.2PMN-0.8PZT压电陶瓷掺杂LiCO3煅烧后的微观形貌、介电常数、压电性能、铁电性能的分析,发现经1200℃烧结的样品的介电和压电性能最佳:介电常数(εr)为38512,室温压电常数(d33)为300 pC/N,剩余极化强度(Pr)为31.3 C/cm2,矫顽电场(Ec)为7.5 kV/cm。     

La掺杂(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.82)(K_(0.5)Bi_(0.5))_(0.18)TiO_3系统无铅压电陶瓷的制备工艺探讨

采用传统陶瓷工艺,研究了制备[(Na0.5Bi0.5)0.82(K0.5Bi0.5)0.18]1-xLaxTiO3(x=0.00,0.01,0.03,0.05,0.10)无铅压电陶瓷的工艺条件对陶瓷的物相组成、显微结构和压电性能的影响。利用XRD、SEM等技术分析结果表明,合成温度的提高有利于主晶相的形成,且此系统烧成温度范围较窄,故需控制在合适的烧成温度下才能得到高致密度的陶瓷。同时,研究了极化工艺条件对材料压电性能的影响,结果表明,提高极化电场强度、控制适当的极化温度有利于提高材料的压电性能。     

Preparation and Properties of （Na0.50＋xK0.50-2xLix）Nb0.9Ta0.1O3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics by Sol-Gel Method

采用溶胶–凝胶法制备Li＋取代（K0.5Na0.5）＋及Ta5＋取代Nb5＋的（K0.5Na0.5）NbO3陶瓷粉体,采用无压烧结工艺制备（Na0.50＋xK0.50–2xLix）Nb0.9Ta0.1O3（x=0,0.02,0.04）陶瓷样品。研究了前驱体煅烧温度对陶瓷粉体物相组成的影响。分析了不同Li＋掺杂量对样品物相组成、微观结构、体积密度及电学性能的影响。结果表明：前驱体的最佳煅烧温度为600℃,通过透射电子显微镜分析陶瓷粉体的粒径为49nm;不同Li＋掺杂量制备的（Na0.50＋xK0.50–2xLix）Nb0.9Ta0.1O3陶瓷样品均为正交相钙钛矿结构;随着Li＋掺杂量的增加,（Na0.50＋xK0.50–2xLix）Nb0.9Ta0.1O3陶瓷的体积密度先增大后减小,介电常数逐渐升高,压电常数先降低再升高,剩余极化强度逐渐升高。Li＋掺杂量x为0.04时样品的压电常数（d33=94pC/N）、相对介电常数（εr=684.33）及剩余极化强度（Pr=98.27μC/cm2）较好。     

BNKT-xLaFeO3压电陶瓷的性能与微结构

采用传统固相法合成了(1-x)Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-xLaFeO3无铅压电陶瓷.通过XRD分析,发现该三元体系压电陶瓷均能形成单相钙钛矿结构,并在x=0.005～0.01时范围内具有三方和四方共存结构,为该体系的准同型相界.并研究了该体系压电陶瓷的压电和介电性质.研究结果表明,在室温下该体系表...     

（1－x）Bi0．5（Na0．8K0．2）0．5TiO3－xKSbO3压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统固相法制备了新型（1－x）Bi0．5（Na0．8K0．2）0．5TiO3－xKSbO3无铅压电陶瓷,利用XRD、 SEM等测试技术表征了该陶瓷的晶体结构、表面形貌、压电和介电性能。研究结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯的钙钛矿固溶体。在室温下,当KSbO3的掺杂量为1％时,该体系表现出较好的介电性能：εr和tanδ分别为2231和0．055。     

（1–x）（K_（0.48）Na_（0.48）Li_（0.04））NbO_3–x（Na_（0.8）K_（0.2））_（0.5）Bi_（0.5）TiO_3无铅压电陶瓷的相变行为及其压电性能

采用固相法应法制备了（1–x）（K0.48Na0.48Li0.04）NbO3–x（Na0.8K0.2）0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了不同x（0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,3.0%）对材料的相结构、介电性能以及压电性能的影响。结果表明：随着x增加,样品的Curie温度TC与正交到四方相变温度TO–T均逐渐降低,而压电常数d33与机电耦合系数kp均先升高后降低;该体系在0.5%     

制备工艺对0.95(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-0.05CaZrO_3基无铅陶瓷压电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3无铅压电陶瓷。研究了烧结温度和极化工艺对陶瓷压电性能的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的体积密度增大,在1170℃时达到最大值,同时d33和kp,在此温度也分别达到他们的最大值210pC/N和0.40。极化工艺对0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的压电性能有明显的影响,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的最佳极化温度是70℃,最佳极化电场是4kV/mm。