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.     

铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷结构和性能的影响

用常压烧结法制备铋掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷(K0.5Na0.5)1-3xBixNbO3(KNBN)。研究不同铋掺杂量对KNN陶瓷结构、形貌、致密度及电学性能的影响。结果表明:在1 120℃烧结的含铋量为1%(摩尔分数)的陶瓷表现出最好的铁电和压电性能及较好的介电性能,即压电常数最大121pC/N,P-E回线形状达到饱和,且剩余极化为12.67μC/cm2,矫顽场Ec为13.58kV/cm,介电常数为575,损耗为5.82%(频率为1kHz)。陶瓷样品在131℃从正交结构转变到四方结构,Curie温度为400℃。     

无铅压电陶瓷铌酸钾钠的常压烧结及其电学性能

用常压烧结方法制备了Na0.5K0.5NbO3(NKN)无铅压电陶瓷.研究了烧结温度与NKN陶瓷的密度、结构以及电学性能的关系.结果表明:NKN陶瓷与KNbO3相似为正交结构,烧结温度超过1 080 ℃时,出现无压电性第二相.在很小的温度范围内(1020～1100 ℃)烧结体密度有显著不同,当烧结温度为1 080 ℃时,NKN陶瓷烧结密度达到最大值(4.22 g/cm3,相对密度为92%).经1 060℃烧结的NKN陶瓷其压电常数最高,达到122 pC/N;Curie温度为409 ℃;矫顽场为9 kV/cm;剩余极化强度为15 μC/cm2.     

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。     

微波水热辅助法制备铌酸钾钠基无铅压电陶瓷

以Nb2O5、NaOH和KOH为原料,采用微波辅助水热法,在起始摩尔比n（NaOH）：n（KOH）=1.4：4.6、200℃反应30min,制备（K0.45Na0.55）NbO3（KNN）粉体,系统研究烧成温度对KNN陶瓷性能的影响。研究表明,在1090℃保温2h获得的纯KNN陶瓷具有较好的性能：体积密度ρV=4.23...     

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。     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的掺杂

采用传统陶瓷制备方法制备KNN-STO陶瓷,研究了SrTiO3对KNN陶瓷材料晶体结构和介电性能的影响。SrTiO3的加入极大地改善了KNN压电陶瓷的烧结性能,在常压条件下得到的陶瓷的实际密度占理论密度的97%以上。随着立方相SrTiO3的加入,KNN基陶瓷的相结构由正交相转变为假立方相,同时压电也使得KNN基压电陶瓷的介电性能大大提高,介电损耗降低,频率稳定性增强,并表现出驰豫性铁电体的特征。     

铌酸钾钠无铅压电陶瓷水系流延浆料的工艺研究

模版晶粒生长技术制备织构化铌酸钾钠无铅压电陶瓷是提高其压电性能的重要途径,为了获得较高的织构度,水系流延浆料的制备是关键技术.本研究以固相法合成的铌酸钾钠粉体和片状Nb2O5模板晶粒为固含量,以去离子水为溶剂,研究不同含量的分散剂、粘结剂和增塑剂对流延浆料性能的影响.研究结果表明,当粉体固含量为55wt％,分散剂PVP含量为5.5wt％,粘结剂苯丙乳液含量13.5wt％,增塑剂丙三醇含量为5.5wt％时,制备的流延浆料粘度适中,流延后可制得表面光滑、质地均匀、塑性较好、可任意卷曲的流延膜片.     

铌酸钾钠基无铅压电材料的水热法制备和结构调控

采用水热合成法分成铌酸钾钠(KNN),研究了水热起始碱浓度、反应温度以及添加剂种类和浓度对其晶体结构与形貌的影响。研究结果表明:当起始碱浓度比大于或小于1时,KNN晶粒以台阶式生长形成方块晶粒,而碱浓度比接近1时,KNN晶粒细化并大量团聚成球形;当倾向形成富钠型KNN时,铌酸钠长成了纳米棒。当水热反应温度低于200℃时,得到的晶体产物是水热反应的中间产物,经过后续热处理可直接转化为KNN结晶物;添加不同浓度(1~10g/L)的添加剂聚乙二醇400(PEG400)、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、乙二胺四乙酸(EDTA)后,均能得到KNN结晶体,但对KNN晶粒形貌影响较大,添加5g/L的PEG400可以抑制晶粒团簇,得到良好分散性且晶体形貌规则的KNN纳米晶颗粒。     

钙–硼共掺铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的微波制备及性能

采用传统固相技术和微波技术合成铌酸钾钠基陶瓷(Na_0.535K_0.48)Nb_0.91Sb_0.09O₃ (NKNS)粉体,用微波技术合成的粉体为原料,分别采用传统烧结和微波烧结制备(Na_0.535K_0.48)Nb_0.91Sb_0.09O₃+x%CaO–B₂O₃ (NKNS–x CB)陶瓷样品,并研究了掺杂剂含量、两种烧结工艺对陶瓷相结构和性能的影响。结果表明:在相同温度下,微波技术合成NKNS陶瓷粉体所用的时间是传统固相技术所用时间的1/6。与传统烧结相比,微波烧结使NKNS–x CB陶瓷的烧结时间缩短3/4,且在相同的温度下微波烧结的样品具有较高的致密度和较好的电学性能。x=0.50的陶瓷样品在1 020℃微波烧结30 min具有优异的电学性能:d₃₃=225 pC/N,k_p=40.2...     

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-La_2O_3无铅压电陶瓷性能的研究

采用传统周相反应法制备了K0.5Na0.5NbO3-xmol%La2O3(简称KNN-xLa)系列无铅压电陶瓷,研究了不同La2O3含量(x=0.0,0.05,0.15,0.25,0.35,0.5,1.0)样品的物相组成、显微结构、压电及介电性能.实验结果表明:La2O3的加入并没有改变陶瓷的相结构,体系仍为单一正交相钙钛矿结构.随着掺杂量x的增大样品的压电系数(d33)、机械品质因子(Qm)、平面机电耦合系数(kp)和样品密度(P)都呈现先增大后减少的变化趋势,而介质损耗(tan δ)呈现先变小后增大的变化趋势,烧成温度则随着x的增大而升高.当x=0.15时,材料的综合性能达到最佳,其中P=4.52 g/cm3,d33=120pC/N,Qm=130,kp=0.41,tan δ=0.021.此外,随着x的增大,居里温度Tc则呈现出先升高后降低的趋势,而正交相向四方相的转变温度To-t与Tc变化相反,且当x=0.15时,To-t=189℃,Tc=404℃.     

掺杂Co2O3对Na0．5Bi0.5TiO3基压电陶瓷性能的影响

通过固相法合成Na0.5Bi0.5TiO3+xmol%Co3+(简写为:NBT-xC)体系无铅压电陶瓷,并对其相结构、压电、介电及铁电性能进行了研究.XRD分析结果表明,所有组成均形成三方钙钛矿结构.SEM扫描电镜照片显示Co2O3的引入有利于晶粒长大,提高致密度.随着Co含量的增加,陶瓷的压电常数d33,机电耦合系数Kp都略有下降,机械品质因素Qm有明显提高,在x=3时达到极大值:0m-934,同时介电损耗出现极小值:tgδ=0.02(1kHz),综合得出Co离子起"硬性掺杂"作用.     

BaCu0.5W0.5O3掺杂改性Li0.04Na0.52K0.44Nb0.86Ta0.140Sb0.04O3无铅压电陶瓷

以传统固相法制备了(1-x)Li0.04Na0.52K0.44Nb0.86Ta0.10Sb0.04O3-xBaCu0.5O3[简称(1-x)LF4-xBCW]无铅压电陶瓷,研究了不同BCW掺杂量(x=0%,0.1%,O.2%,O.5%,1%,摩尔分数)对LF4陶瓷的显微结构和电性能的影响.结果表明:引入BCW后,材料仍为钙钛矿结构,当x≥1%时,样品由四方相向正交相转变,出现To-t,Tc则随BCW掺入量的增加向低温区移动.BCW掺杂量对LF4的电性能起到"硬性"掺杂作用,其压电常数d33,平面机电耦合系数kp,介电损耗tan δ和介电常数εr均随着BCW含量的增加而降低,而机械品质因素Qm整体提高.此外,BCW的掺入降低了陶瓷的烧结温度并提高了其密度.     

(K0.5Na0.5)NbO3基无铅压电陶瓷的应用研究

随着人类社会可持续发展战略的全面实施,(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷以其优越的压电性能和较高的居里温度受到人们的广泛关注.本文分析并评述了其国内外的应用近况,尽管(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷取得了较大的进展,但总体上还不能与铅基体系相媲美.因此,(K,Na)NbO3基体系的性能和应用要达到铅基压电陶瓷的水平,还需进行大量的研发工作.     

Piezoelectric K0.5Na0.5NbO3 Ceramics Textured Using Needlelike K0.5Na0.5NbO3 Templates

Improved performance by texturing has become attractive in the field of lead‐free ferroelectrics, but the effect depends heavily on the degree of texture, type of preferred orientation, and whether the material is a rotator or extender ferroelectric. Here, we report on successful texturing of K_0.5Na_0.5NbO₃ (KNN) ceramics by alignment of needlelike KNN templates in a matrix of KNN powder using tape casting. Homotemplated grain growth of the needles was confirmed during sintering, resulting in a high degree of texture parallel to the tape casting direction (TCD) and the aligned needles. The texture significantly improved the piezoelectric response parallel to the tape cast direction, corresponding to the direction of the strongest <001>_pc orientation, while the response normal to the tape cast plane was lower than for a nontextured KNN. In situ X‐ray diffraction during electric field application revealed that non‐180° domain reorientation was enhanced by an order of magnitude in the TCD, compared to the direction normal to the tape cast plane and in the nontextured ceramic. The effect of texture in KNN is discussed with respect to possible rotator ferroelectric properties of KNN.     

(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。     

溶胶-凝胶法制备(Na0.5Bi0.5)TiO3-BaTiO3基无铅压电陶瓷的研究

采用溶胶-凝胶法制备（Na0.5 Bi 0.5）TiO3-BaTiO3超细粉体。研究结果表明，当热处理温度为800℃时能合成出纯的钙钛矿结构的BNBT超细粉体。另外研究发现，与固相法合成的陶瓷样品相比，sol-gel法制备的陶瓷样品的压电常数和机械品质因子有所提高，但其它的电学性能与固相法合成的陶瓷相近，如介电常数、介电损耗等。     

(Na,K)NbO_3基无铅压电陶瓷的研究进展

本文主要综述近几年来国内外有关(Na,K)NbO3基无铅压电陶瓷体系的加压固相烧结技术、液相助烧致密化技术、掺杂改性、相结构调控以及相关机理研究方面的研究进展和动向,并展望该陶瓷体系在医疗超声换能器技术方面的应用前景。     

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.     

(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3无铅压电陶瓷的性能特征

采用传统电子陶瓷制备工艺制备了(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3无铅压电陶瓷。研究了不同Ta含量下(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3陶瓷的晶相组成及性能特征。结果表明,(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3陶瓷在低Ta含量时形成单一斜方相固溶体,但Ta含量达到0.08mol后则有K6Ta10.8O30次晶相产生。随着Ta的加入,陶瓷的体积密度逐渐增大,居里温度(Tc)逐渐降低。当Ta含量为0.08mol时陶瓷具有良好的铁电、压电性能和介电稳定性能,其压电常数d33为76pC/N。