掺杂对准同型相界附近PMN-PT陶瓷介电和铁电性能的影响

采用氧化物固相反应法制备了A、B位离子掺杂0．67Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0．33PbTiO3陶瓷,研究了掺杂对陶瓷的相结构、介电和铁电性能等的影响。Sm和La两种A位掺杂离子的引入,均较大幅度的降低了样品的介电常数峰温和声誉极化值,同时材料的最大介电常数也有了不同程度的降低。而随着B位离子Mn掺杂量的增加,使陶瓷样品中钙钛矿相逐渐增加,焦绿石相逐渐降低;而且部分掺杂的Mn离子会进入到晶格的B位,形成第二相;同时随着Mn离子掺杂量的增加,介电峰值逐渐增大,压电性能有所提高,弥散度依次增大。当锰掺杂量为1．5％mol时的压电陶瓷组分,其介电和压电性能各为：ε=2300,kp=0．54,Qm=900,tanδ=0．004,d33=400pC／N,适合于制作大功率压电陶瓷变压器。     

制备工艺对铌锑-锆钛酸铅系压电陶瓷性能的影响

由Nb5+,Sb3+置换锆钛酸铅的B位离子,制备了用作大功率水声换能器材料的铌锑-锆钛酸铅系压电陶瓷.采用固相法合成了0.02Pb(Sb1/2Nb1/2)O3-0.98PbZr1-xTixO3(x=0.44～0.49)粉体.通过X射线衍射及扫描电镜分析.研究了不同锆钛比和烧结温度对陶瓷的相组成、显微结构和介电、压电性能的影响.结果表明:当合成温度为900℃时,获得的粉体的主晶相为钙钛矿结构.当Zr/Ti摩尔比为51/47,烧结温度为1230℃时,各项性能达到最佳值,介电常数ε T 32/ε0为1945,介电损耗tanδ为0.019,压电常数d33为425pC/N,机电耦合系数Kp为0.65,Curie温度θc为352℃.铌锑-锆钛酸铅系压电陶瓷的烧结温度范围宽,具有较强的工艺操作性且θc高.     

锆钛酸钡钙(BCTZx)无铅压电陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备不同锆含量的锆钛酸钡钙(BCTZx)的粉体,然后通过常压固相烧结制备BCTZx陶瓷.利用扫描电子显微镜,X衍射分析仪,压电与介电测试仪测量粉体及陶瓷的形貌、相结构及电学性能.结果表明,在研究涉及的不同锆掺量内,体系均为单一的立方相结构,掺杂没有引起结构相的改变;BCTZ0.05陶瓷样品的致密度最大,压...     

组成对锆钛酸铅铁电薄膜电性能影响的研究进展

锆钛酸铅材料因具有优异的介电、压电和铁电性被广泛用于制作电容器、压电器件和铁电随机存储器等功能器件.本文综述了锆钛酸铅铁电薄膜材料中锆钛比、掺杂种类及掺量对其介电性和铁电性的影响,并提出了亟待解决的问题.     

Co_2O_3掺杂对Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))(Zr,Ti)O_3压电陶瓷电学性能及介电弛豫的影响

采用氧化物粉末固相烧结法制备Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))0.5(Zr_(0.3)Ti_(0.7))0.5O_3–w Co_2O_3(0.5PNN–0.5PZT–w Co)压电陶瓷。研究了Co_2O_3掺杂含量对0.5PNN–0.5ZT压电陶瓷相结构、显微组织、电学性能及介电弛豫的影响。结果表明:Co~(3+)掺杂进入主晶体结构中占据了B位。当0.2%≤w≤0.8%(质量分数)时,样品为单一稳定的钙钛矿结构,存在准同型相界;通过修正Curie–Weiss定律,较好地描述了陶瓷弥散相变的特征,弥散相变系数γ随着Co_2O_3掺杂量的增加,先增加后减小,当w=0.4%时,γ达到最大值,表明样品的介电弛豫特征更为明显。样品具有最佳的综合电学性能,压电常数d33=675 p C/N,机电耦合系数kp=60%,介电常数εr和介电损耗tanδ分别约为5 765和1.16%,说明介电弛豫行为与电学性能相关。     

K0.48Li0.02Na0.5(Nb1–xSbx)O3压电陶瓷的制备与性能EI北大核心CSCD

采用微波烧结法制备了锑掺杂改性K0.48Li0.02Na0.5NbO3(KLNN)压电陶瓷,研究了锑掺杂量(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)对陶瓷的微观结构、表面形貌、介电性能、压电性能和铁电性能的影响。结果表明:在掺杂范围内,各组分的陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构,结晶良好,晶粒均匀,说明金属锑在KLNN晶格中可以形成均匀固溶体,改善了KLNN基无铅压电陶瓷的微观结构,提高了其压电性能和铁电性能。在x=0.06时,K0.48Li0.02Na0.5(Nb0.94Sb0.06)O3陶瓷样品的Curie温度介电常数峰(εr)、单向电致应变(ε)、压电系数(d33)均达到最大值,分别为εr=5557,ε=0.08%,d33=208 pC/N。     

Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05ZrxTi0.95-xO3压电陶瓷准同型相界附近的性能

以固态氧化物为原料,采用二次合成工艺制备锑锰锆钛酸铅三元系压电陶瓷。研究了组成为Pb(Mn1／3Sb2／3)0．05ZrxTi0．95-xO3(PMSZT)压电陶瓷的相组成、显微结构、电性能及温度稳定性。结果发现：该体系的准同型相界位于锆摩尔含量x=0．47附近;所有组成样品介电峰附近的相变都表现为弥散性相变特征;准同型相界附近谐振频率的相对变化率较小;在锆含量x=0．47的准同型相界处PMSZT综合性能达到最佳值：ε33^T／ε0=1420,d33=324pC／N,Kp=62％,Qm=2400,tanδ=0．0029,这可以满足大功率陶瓷材料的应用。     

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℃。     

Co_2O_3掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

以传统固相烧结合成法制备出Co_2O_3掺杂的无铅压电陶瓷材料Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3-xCo_2O_3(BCZT-xCo,x=0~0.15 wt%)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及其他分析方法研究Co_2O_3掺杂量对制备的BCTZ无铅压电陶瓷的压电性能、介电性能、相组成以及微观结构的影响。结果表明,所有样品均具有纯钙钛矿相结构。随着Co_2O_3掺杂量的增加,晶粒尺寸、介电损耗tanδ、压电系数d_(33)和平面机电耦合系数k_p逐渐减小,而介电常数ε_r逐渐增加。当x=0 wt%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳压电性能:d_(33)=420 pC/N,k_p=40%;x=0.15%时,BCZT-xCo无铅压电陶瓷具有最佳介电性能:ε_r=5,100,tanδ=1.4%。     

K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)(Nb_(1–x)Sb_x)O_3压电陶瓷的制备与性能

采用微波烧结法制备了锑掺杂改性K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)NbO_3(KLNN)压电陶瓷,研究了锑掺杂量(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)对陶瓷的微观结构、表面形貌、介电性能、压电性能和铁电性能的影响。结果表明:在掺杂范围内,各组分的陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构,结晶良好,晶粒均匀,说明金属锑在KLNN晶格中可以形成均匀固溶体,改善了KLNN基无铅压电陶瓷的微观结构,提高了其压电性能和铁电性能。在x=0.06时,K_(0.48)Li_(0.02)Na_(0.5)(Nb_(0.94)Sb_(0.06))O_3陶瓷样品的Curie温度介电常数峰(ε_r)、单向电致应变(ε)、压电系数(d_(33))均达到最大值,分别为ε_r=5 557,ε=0.08%,d_(33)=208 pC/N。     

高d_(33)·g_(33)PZT压电陶瓷的制备

通过传统固相烧结方法,研究不同Sb2O3掺入量和有机粘合剂聚乙烯醇(PVA)掺入对锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷性能的影响,制备了高d33·g33PZT压电陶瓷。采用扫描电子显微镜,阻抗分析仪,压电参数分析手段,对PZT压电陶瓷的性能进行了测试,结果为:机电耦合系数Kp=63.5%,介电损耗tanδ=0.018,相对介电系数εr=2004,压电性能d33=512pC/N,g33=29×10-3Vm/N,d33·g33=14.62pC·Vm/N2。该材料可应用于多个领域。     

压电报警器PZT压电陶瓷的制备研究

笔者采用传统的固相法制备PZT二元系压电陶瓷。研究了掺杂不同含量为0.1%,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%和0.35%的MnO_2和CeO_2对PZT压电陶瓷的结构、介电性能、压电性能和介电损耗的影响。并对其微观组织进行了研究。当锰的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能得到最佳的优化:tgδ=0.009 5;kp=0.634;d_(33)=611pC/N;ε=2 523。铈的掺杂使陶瓷的烧结温度升高,当铈的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能也得到了最佳的优化:tgδ=0.017;kp=0.623;d_(33)=563pC/N,ε=3 310。在原配方材料的基础上压电常数和机电耦合系数都有所增加。这对压电报警器的声压的提高、体积的减小有着重要的意义。     

碱式碳酸钴掺杂量对BCZT无铅压电陶瓷性能和结构的影响

采用传统固相法制备了碱式碳酸钴掺杂不同量的Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3(简称BCZT)系列无铅压电陶瓷,借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等研究了不同碱式碳酸钴掺杂量(x=0,0.55,0.89,1.3,1.8 wt.％)对BCZT无铅压电陶瓷的物相组成、显微结构及压电性能和介电性能的影响.结果表明:碱式碳酸钴的加入并没有改变所制备陶瓷的相结构,仍为单一斜方相钙钛矿,当x=1.8wt.％时,出现杂相.随着碱式碳酸钴掺杂量(x)的增大,BCZT无铅压电陶瓷的压电系数(d33)、平面机电耦合系数(kp)先增大后减小,介质损耗(tan δ)先减小后增大,而相对介电常数(εr)一直增大.当碱式碳酸钴(x)为1.3wt.％时,BCZT无铅压电陶瓷的综合性能最佳:d33=135 pC/N,εr=3399,kp=0.38,tanδ =0.029.     

Y~(3+)/Nb~(5+)共掺优化锆钛钡钙基无铅压电陶瓷的电学性能

采用固相反应法制备了具有钙钛矿相结构的(Ba_(0.85)Ca_(0.15-x)Y_x)(Zr_(0.10)Ti_(0.90-y)Nb_y)O3无铅压电陶瓷,研究了Y~(3+)/Nb~(5+)含量变化对锆钛钡钙基陶瓷电学性能的影响,结果表明:Y~(3+)/Nb~(5+)共掺可在锆钛钡钙陶瓷内部引起介电弛豫现象,驰豫因子随Y~(3+)/Nb~(5+)掺杂量的增加增大。压铁电性能表明Y~(3+)/Nb~(5+)共掺可小幅降低锆钛钡钙陶瓷的压铁电性能,原因是由于掺杂后在陶瓷内部引起成分起伏,减弱了陶瓷内部的自发极化程度减弱所致。此外,采用交流阻抗谱进一步揭示了Y~(3+)/Nb~(5+)掺杂后陶瓷的电学非均质结构。     

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。     

(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-Fe2O3无铅压电陶瓷的性能研究

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15) (Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-xmol％Fe2O3(简写为BCTZS-xFe)无铅压电陶瓷.研究了不同掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电、铁电及压电性能的影响.结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,少量掺杂能使晶粒长大,提高电性能.在x=0.025时,具有最佳的综合电性能,压电常数d33 =515 pC/N,机电耦合系数kp=48.2％,机械品质因数Qm =182,2Pr=18.2 μC/cm2,2Ec =4.3 kV/cm,介电常数εr=5175.     

ZrO2掺杂对(Ba0.9Ca0.1)TiO3陶瓷性能的影响

采用新型溶胶凝胶制粉技术和传统陶瓷工艺相结合,对(Ba0.9Ca0.1)TiO3陶瓷进行ZrO2掺杂,对陶瓷晶相特征及铁电、介电、压电性能进行了研究。结果表明,ZrO2的加入对(Ba0.9Ca0.1)TiO3陶瓷的铁电性能略有改善,Curie峰前移和展宽,提高了介电常数ε和介电损耗tanδ,压电常数d33却降低了。当ZrO2掺杂量为0.14mol时,陶瓷的介电常数有最大值2559.43,介电损耗有最小值0.027,此时压电常数为35。     

钨离子掺杂对Ca0.7La0.3Bi4(Ti1-xWx)4O15陶瓷性能的影响

用固相法研究了钨离子(W6 )掺杂对铋层状钛酸铋钙镧[Ca0.7La0.3Bi4(Ti1-xWx)4O15,CLBTWx]陶瓷的铁电性能、介电性能和压电性能的影响,得到了W6 掺量与铋层状CLBTWx陶瓷性能的关系.用X射线衍射和扫描电镜研究了W6 掺量对铋层状CLBTWx陶瓷微观结构和物相的影响,探讨了W6 掺杂改性的机理.结果表明:随着W6 掺量的增加,CLBTWx陶瓷的介电常数(ε)先增大后减小;介质损耗(tanδ)先减小后增大;压电应变常数(d33)先增大后减小;剩余极化强度(Pr)先增大后减小然后再增大再减小;矫顽场(Ec)变化规律与Pr的相同.当W6 掺量为0.025mol时,可得到综合性能好的无铅铋层状CLBTWx陶瓷,其烧结温度为1 120～1 140℃时,CLBTWx陶瓷的ε=183.15;tanδ=0.00446;d33=14×10-12C/N;2Pr=26.7μC/cm2;2Ec=220kV/cm.该类材料适合于制备铁电随机存取存储器和高温高频压电器件.W6 掺杂从生成钙空位或铋空位、形成焦绿石相、促进陶瓷致密化、偏析晶界影响陶瓷晶粒的均匀生长等方面来影响铋层状CLBTWx陶瓷性能和结构.     

压电报警器PZT压电陶瓷的制备研究

本文采用传统的固相法制备PZT二元系压电陶瓷。研究了掺杂不同含量为0.1%,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%和0.35%的MnO_2和CeO_2对PZT压电陶瓷的结构、介电性能、压电性能和介电损耗的影响。并对其微观组织进行了研究。当锰的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能得到最佳的优化:tgδ=0.0095;kp=0.634p C/N;d33=611;ε=2523。铈的掺杂使陶瓷的烧结温度升高,当铈的掺杂量为0.15%时,压电陶瓷的性能也得到了最佳的优化:tgδ=0.017;kp=0.623;d33=563p C/N,ε=3310。在原配方材料的基础上压电常数和机电耦合系数都有所增加。这对压电报警器的声压的提高、体积的减小有着重要的意义。     

碳酸锂掺杂对PFN-PNN-PZT陶瓷微结构和电学性能的影响

采用传统固相烧结法制备了(1-x)Pb[(Fe1/2Nb1/2)0.1(Ni1/3Nb2/3)0.45(Zr0.3Ti0.7)0.45]O3-xLi2CO3(PFN-PNN-PZTxLi,x=0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)压电陶瓷,研究了不同Li2CO3含量(x)对陶瓷微观形貌、相结构、介电、压电和铁电性能的影响。X射线衍射和扫描电子显微镜分析表明:制备的陶瓷样品均为单一钙钛矿结构,未探测到其他杂相;随着Li2CO3含量的增加,陶瓷的晶体结构从三方相向四方相转变。电学性能测试表明:Li2CO3掺杂几乎不影响PFN-PNN-PZT陶瓷的特征Curie温度,但能显著提高介电温度系数γ;随着Li2CO3掺杂量的增加,陶瓷压电常数d33和机电耦合系数kp降低,而相应的机械品质因数Qm和矫顽场Ec增大,说明Li2CO3表现为"硬性"掺杂特点;当x=1.5%时,1 200℃烧结2h的陶瓷具有相对较好的电学性能:d33=820pC/N,kp=0.63,相对介电常数εr=6 628,tanδ=0.028,介电温度系数γ=17%,Qm=52.6,Ec=4.48kV/cm。