Sb_2O_3掺杂对(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统工艺制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷,研究掺杂离子Sb3+对(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3微观结构和电性能的影响。结果表明烧结温度在1160℃时,样品密度达到最大值5.85g/cm3;X射线衍射(XRD)分析所有陶瓷样品均为钙钛矿相,Sb2O3的掺杂只改变晶胞体积或产生铋离子空位或钠离子空位,不形成异相;掺杂量在0.4%~0.6%时介电常数先增加后减小,介电损耗呈现增大趋势;掺杂0.5%的Sb2O3时,d33最大为142pC/N。     

RTGG法制备(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电织构陶瓷的研究

以NaCl-KCl熔盐法制备出了片状的Bi4Ti3O12微晶模板,选用此模板分别采用干法和湿法流延工艺结合RTGG技术制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3无铅压电织构陶瓷。研究了不同工艺条件下获得的织构陶瓷烧结行为、织构度、显微组织结构和电性能的变化规律。结果表明,(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷的烧成温度范围只有10~20℃,其介电性能、压电性能呈现明显的各向异性,沿垂直于流延方向织构陶瓷的各种电学性能均明显优于平行于流延方向的电学性能,两种流延方法在1150℃烧结所得的(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷在显微组织结构和电性能方面均表现出最强的各向异性,该织构陶瓷的压电常数d33=134pC/N。     

(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.     

无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.90-xKxLi0.10)0.5TiO3-KNbO3的微结构与电学性能

采用传统陶瓷工艺制备了Bi0.5(Na0.90-xKxLi0.10)0.5TiO3-KNbO3无铅压电陶瓷,利用XRD,SEM 等测试技术分析表征了陶瓷的结构、表面形貌、介电、压电与铁电性能.结果表明:该体系陶瓷具有单相钙钛矿结构,KNbO3的引入使体系的居里温度和铁电-反铁电相变温度降低;随着钾含量的增加,KNbO3对体系性能的影响越明显.在室温下,该体系表现出良好的压电与铁电性能:压电常数d33和机电耦合系数kp分别达到195pC/N和31.9%,陶瓷样品表现出明显的铁电体特征,剩余极化强度Pr达到34.8μC/cm2,矫顽场强Ec为3.2kV/mm.     

锰掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷制备工艺制备了(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3-xMnO_2压电陶瓷,分析了陶瓷样品的微观组织结构.实验结果表明,随MnO_2掺杂量的增多,陶瓷由四方相转变为正交相,晶粒的均匀性下降并生成K_3LiNb_6O_(17)相.研究了MnO_2不同掺杂量对陶瓷压电性能的影响.结果表明,随锰掺杂量的增加,材料逐渐变"硬",机电耦合系数k_p和压电常数d_(33)逐渐减小,同时Q_m逐渐增大;当MnO_2含量为0.8%(质量分数)时,陶瓷的机械品质因数达到最大,此时陶瓷的压电性能为:k_p=0.34,k_t=0.43,d_(33)=110pC/N,Q_m=401.3.     

0.84(K_(0.48)Na_(0.52))NbO_3-0.16K_(0.56)Li_(0.38)NbO_(2.97)无铅压电陶瓷的多层膜工艺研究

采用多层膜工艺制备了0.84(K0.48Na0.52)NbO3-0.16K0.56Li0.38NbO2.97无铅压电陶瓷,研究了不同烧结温度和保温时间对陶瓷的密度、物相、微观形貌以及介电和压电性能的影响。结果表明,所有烧结条件下得到的陶瓷都是钙钛矿结构和少量钨青铜结构的混合相,而且室温下陶瓷都处于多型相变区域。1050℃烧结8 min得到的陶瓷断面晶粒均匀,相对密度达到95%以上,并且获得最优的介电和压电性能:介电常数为εr=618,介电损耗为tanδ=0.03,压电常数为d33=112 pC/N。与传统制备工艺相比,多层膜工艺大大降低了烧结温度,缩短了烧结时间,有效地抑制了K、Na的挥发。     

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.     

铌酸钠钾基压电陶瓷的结构与性能研究

采用传统的固相反应合成法制备了结构较为致密的0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1LiSbO3(KNN-LS)无铅压电陶瓷,研究了其相结构、压电、介电、损耗以及铁电性质.常温下的压电陶瓷具备四方钙钛矿结构,具有较高的压电系数d33=131pC/N和低的介电损耗tanδ=0.09(10kHz)等优点.另外,常温下的KNN-LS陶瓷存在着较为饱满的电滞回线,其剩余极化率Pr为16.1μC/cm2,矫顽场为EC=14.8kV/cm.性能较KNN压电陶瓷有了较大的提高.     

(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.     

BiYbO3固溶极限对BSPT压电陶瓷结构和电学性能的影响

采用传统固相反应法制备了yBiYbO₃-(0.36–y)BiScO₃-0.64PbTiO₃(BSYPT-0.64/y)体系压电陶瓷。X射线衍射显示BSYPT-0.64/y陶瓷体系为单一的钙钛矿结构; SEM测试结果显示当y=0.1时陶瓷表面形貌出现异常, 当y=0.14时有大量粒径为0.3~0.5 μm的细小晶粒析出在陶瓷的表面; EDS能谱分析发现细小晶粒主要成分为Bi、Yb、Ti、Sc和O, 表明BiYbO₃的含量超过10%时为BSYPT-0.64/y陶瓷体系的固溶极限区域; 通过BSYPT-0.64/y陶瓷的压电性能、铁电性能测试, 介温特性(T_c~450℃)结果分析发现当y>0.1时, BiYbO₃固溶极限析出是相对孤立的行为, 不是影响BSYPT-0.64/y的结构和电学性能的主要因素, 而其结构和电学性能的降低依赖于Sc/Pb相对含量比的降低导致组分对准同型相界的偏离。     

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%.     

CuO对NKN基无铅压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了添加氧化铜的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷[(Na0.5K0.5)1-2xCuxNbO3,0≤x≤0.05],研究了氧化铜(CuO)的引入对(Na0.5K0.5)NbO3(NKN)基陶瓷的晶体结构和压电、铁电等性能的影响.研究结果表明,讨论的所有样品的主晶相均为正交钙钛矿结构;随着x的增加,陶瓷出现了K4CuNb8O23杂相;与纯NKN陶瓷相比,掺入一定量的CuO后,样品的致密度显著提高;随着CuO含量的增加,陶瓷的机电耦合系数(kp)和机械品质因数(Qm)先增加后减小,并在x=0.01时达到最大值:kp=38.7%,Qm=1000,而陶瓷的压电常数(d33)无显著变化;当x≥0.01时,样品呈现出双电滞回线的特征.     

(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xLiNbO3系无铅压电陶瓷的微结构和电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了(0.94-x)Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3-xLiNbO3(BNBT6-xLN,x=0～0.03)系无铅压电陶瓷,研究了LiNbO3的引入对BNBT6陶瓷微结构、铁电和压电性能的影响.X射线衍射分析表明,各组分均具有纯的钙钛矿结构.掺入适量LiNbO3可使陶瓷的晶粒变得更均...     

铌酸钾钠无铅陶瓷的组分改性与致密度的关联研究

该文采用传统固相法制备(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3,(K_(0.5)Na_(0.5))(Nb_(0.92)Sb_(0.08))O_3和(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-0.4mol%MnO_2无铅压电陶瓷,研究该类陶瓷的组分与致密度的关联。同时,研究不同烧结温度、离子取代以及氧化物添加对该类无铅陶瓷微观结构的影响。研究结果表明:对于(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3无铅压电陶瓷,适当提升烧结温度能够有效提升其致密度;锑的引入能够有效降低陶瓷的晶粒尺寸,从而有效提升其致密度;作为助熔剂MnO_2的添加,陶瓷的致密度也会明显提升。因此,组分改性有助于提升铌酸钾钠无铅压电陶瓷的致密度。     

(K0.5 Na0.5)1-xLixNb1-ySbyO3系无铅压电陶瓷的弥散相变研究

采用传统陶瓷工艺制备了(K0.5 Na0.5)1-xLixNb1-ySbyO3(KNLNSx-y,x=0～10%(摩尔分数),y=2%～8%(摩尔分数))系无铅压电陶瓷,研究了Li+和Sb5+的取代对KNLNSx-y系材料的相变弥散性的影响.结果表明,在所研究的组成范围内,KNLN-Sx-y,陶瓷都形成了单一的钙钛矿结构,Li+和Sb5+蚪进入了KNN晶格形成固溶体;随着Li含量的增加,KNLNSx-5陶瓷四方-立方相变的弥散性有所减弱;随着Sb含量的增加,KNLNS2-y,陶瓷四方-立方相变的弥散性有所增强.采用修正的居里-外斯定律能够较好的描述KNLNSx-y陶瓷在高于居里温度情况下的介电常数与温度的关系;利用有序-无序理论对该介电弥散现象进行了解释.