Sr掺杂四元系压电陶瓷压电性能研究

采用传统的固相烧结法制备了Pb(Sn1/3 Nb2/3)O3-Pb(Zn1/3 Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3(PSN-PZN-PZT)四元系压电陶瓷,并通过添加SrCO3提高材料的性能.采用X线衍射对合成后材料的晶相进行分析,用扫描电子显微镜观察了样品表面的显微结构,并讨论了组成压电性能及温度稳定性的影响.当烧结温度为1 260℃并保温2h,且x(Sr)=0.02～0.04时,PSN-PZN-PZT系统的综合性能最佳:压电常数d33 =288～291 pC/N,机电耦合系数kp=53.6％～59.1％,机械品质因数Qm=1 529～1 554,Tc =254～265℃.     

BGSPTx系高温压电陶瓷的结构及性能

把BiGaO3作为第三组元引入BiScO3-PbTiO3(BS-PT)体系,用氧化物合成法制备了0.155BiGaO3-(0.845-x)BiScO3-xPbTiO3(BGSPTx,x为0.54~0.58)压电陶瓷。XRD分析表明,BGSPTx具有钙钛矿结构,但同时存在微量的富铋相。三方–四方准同型相界(MPB)位于x为0.56附近。在MPB附近,BGSPTx陶瓷的d33,kp和Pr都达到最大值,分别为180pC/N,30%和18.5×10–6C/cm2。εr-t特性曲线测试表明,陶瓷在MPB附近居里温度tC高达494℃。     

PNiTa-PZT三元系压电陶瓷性能

采用传统陶瓷工艺制备了0.02Pb(Ni1/3Ta2/3)O3+0.98Pb(ZrxTi1–x)O3(x=0.50~0.55,PNiTa-PZT)三元系压电陶瓷,研究了n(Zr)/n(Ti)变化对陶瓷性能的影响。结果表明:随其比值的变化,陶瓷样品均为钙钛矿结构,且对陶瓷显微结构影响不大;当n(Zr)/n(Ti)为52/48时,陶瓷具有较优的压电、介电性能:kp为0.583,d33为266pC/N,tC为394℃,tanδ为0.0055,ε3T3/ε0为1297。其中tC比目前文献报道的PZT基压电材料高30~50℃,有望在高温压电陶瓷领域获得应用。     

压电陶瓷研制工艺对其频率温度稳定性的影响

本文报道了通过改进压电陶瓷的研制工艺达到控制其频率温度稳定性.     

合成工艺对五元系压电陶瓷性能的影响

固相法合成0.03PZN-0.03PSN-0.04PMS-0.09PZT五元系压电陶瓷,锆钛比为变量。研究了一、二次合成工艺对压电性能的影响。当采用一次合成工艺时,系统准同型相界在Zr/Ti为0.445/0.455~0.44/0.46附近;采用二次合成工艺后,系统的准同型相界向富Zr的方向发生了移动。采用二次合成工艺比一次合成工艺效果好,在烧结温度为1 260℃,Zr/Ti=0.435/0.465时,性能最好,其介电损耗tanδ=0.30%;rTε3=1 143;d33=303 pC/N;Qm=1 233;kp=55.1%;TC=309℃。二次合成使d33、kp、rTε3及矫顽场强Ec和剩余极化强度Pr都要比一次合成的试样的高。     

高品质高稳定性压电陶瓷的发展与展望

简要地回顾了近１０多年来压电陶瓷材料在高品质、高稳定性方面的发展概况、研究水平及最新进展。归纳了此类压电材料发展的几条途径，展望了压电材料继续发展的前景。     

铅锰锑系压电陶瓷介电性研究

采用预合成及掺杂适量MnO2等工艺制备了钙钛矿结构为主的压电陶瓷材料Pb（Mn1/3Sb2/3)x(Zn1/3Nb2/3)y(Zr0.535Ti0.465)1-x-yO3,此材料具有机电耦合系数高、介质损耗小、介电常数与机械品质因数适中的特点。引入MnO3使其成为单一的钙态矿结构,并且提高了材料的介电与压电性能。     

PZST反铁电陶瓷的介电性能

ＰＺＳＴ反铁电陶瓷的介电常数在居里温度以上服从居里－外斯定律，居里常量为１０＾５Ｋ以上。随着Ｔｉ含量的增加，峰值介电常数增大，随着偏置电场的增加，峰值电常数增大，居里温度降低。     

钛酸铋钠系陶瓷的介电热滞现象

测量了（Na0.5Bi0.5)TiO3和（Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷从20－500℃的介电温谱。发现（Na0.5Bi0.5)TiO3陶瓷在150－350℃和（Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷在30－300℃的热滞现象。作者认为此热滞现象是该类材料发生缓慢相变过程的外在表现,对于（Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷直至室温附近的热滞现象,与其常温下处于三角－四方准同型相界（MPB）附近有关,而且这一热滞的存在必然影响（Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷谐振频率等有关压电性温度稳定性。     

BiScO_3-PbTiO_3基高温压电陶瓷研究进展

兼具优异压电性能和高居里温度(tC)的压电陶瓷在高温极端环境条件下具有非常重要的用途,是当今压电铁电材料研究热点之一。简要总结了压电陶瓷的居里温度、压电介电性能等的影响因素,重点介绍钙钛矿结构BiScO_3-PbTiO_3(BSPT)二元体系,从离子取代、化合物复合、氧化物掺杂等方面归纳总结该体系的改性研究进展。     

BiFeO_3改性BPCTZ低铅陶瓷介电和压电性能

采用固相合成法制备了(1-x)(Ba0.89Pb0.1Ca0.01)(Ti0.99Zr0.01)O3-xBiFeO3(BPCTZ-BF,0≤x≤0.01)压电陶瓷,研究了BiFeO3对BPCTZ陶瓷晶体结构,介电和压电性能的影响。XRD结果表明Bi3+和Fe3+均进入BPCTZ晶格中,形成了具有纯钙钛矿结构的固溶体。随着BiFeO3含量的增加,居里温度(tC)向高温方向移动,当BiFeO3含量为x=0.004时,陶瓷样品的居里温度达到最大值178℃。在x=0.002时,该体系陶瓷具有最佳的压电性能:压电常数d33=144 pC/N,平面机电耦合系数k P=0.242,机械品质因数Qm=184。     

0.115BiGaO3-（0.885-x）BiScO3-xPbTiO3高温压电陶瓷的制备及电学性能研究

利用氧化物合成法制备了0.115BiGaO3-（0.885-x）BiScO3-xPbTiO3（BGSPTx）（x=0.56-0.62）铁电陶瓷.X射线衍射分析（XRD）表明,当PbTiO3含量（x）大于60%时,BGSPTx具有纯的钙钛矿结构。当x〈60%时,体系存在微量杂相。随着PbTiO3含量的增加,BGSPTx由三方相演变到四方相,三方-四方准同型相界位于x=0.58附近。在准同型相界附近,BGSPTx陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数、剩余极化Pr都达到最大值,分别为272pC/N,42%,24μC/cm^2。介电常数-温度特性曲线测试表明,BGSPTx陶瓷在MPB附近（x=0.58）居里温度TC高达482℃。实验结果表明,BGSPTx陶瓷是一种优良的高温压电换能器和传感器材料。     

无铅无铋高性能压电陶瓷

本文分析了铌酸盐作为无铅无铋压电陶瓷的原因,采用适合工业生产的传统电子陶瓷工艺,制备出压电性能和居里温度都高的(Na0.5K0.5)1-x(LiSb)xNb1-xO3.其中(Na0.5K0.5)1-x(LiSb)0.052Nb0.948O3压电常数d33=286pC/N,平面机电耦合系数kp＞=0.51,损耗tan居里温度c=385℃.这些参数表明,该压电陶瓷具有很好的应用前景.     

Bi改性铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的温度稳定性

铌酸钾钠基压电陶瓷(Na0.53K0.41Li0.06)Nb0.955Sb0.045O3的正交–四方多型相变在室温附近,具有良好的压电性能,但其温度稳定性很差。通过掺杂Bi2O3,使该陶瓷的正交–四方多型相变温度tO-T从15℃降低到了–9℃,同时保持了较高的居里温度tC(368℃),从而显著改善了其压电性能的温度稳定性。由于Bi3+施主掺杂作用和Sb5+较强的电负性,改性后的陶瓷保持了优良的电学性能:d33=213pC/N,kp=0.441,ε3T3=1319,tanδ=0.016。     

基于BGSPT压电陶瓷的高温加速度传感器

研究了一种基于0.02BiGaO3-0.32BiScO3-0.66PbTiO3 (BGSPT66)压电陶瓷的高温加速度传感器.采用传统固相法制备了BGSPT66的压电陶瓷,其压电系数(d33)约为320 pC/N,居里温度(Tc)约为465℃;设计了以BGSPT陶瓷作为压电振子的垂压式加速度传感器,进行了灵敏度与温度稳定性依赖关系测试.实验表明,BG-SPT加速度传感器在20～200℃具有稳定的输出信号,相对灵敏度(S)约为18 mV·s2/mm,并有较好的低频稳定性.这种压电加速度传感器体积小,灵敏度高及温度稳定性好,有望在石油勘探和航空航天等相关领域获得应用.     

不同铅气氛对0.2PZN-0.8PZT压电陶瓷性能的影响

采用二次合成法制备了掺锰三元系压电陶瓷0．2PZN-0．8PZT，系统研究了铅气氛和非铅气氛条件对陶瓷显微组织，介电性能及压电性能的影响规律并探讨了铅气氛的作用机制。实验结果表明，加铅气氛保护的试样在研究的烧结温度范围内(1050～1200℃)具有良好的微观形貌，晶粒大小均匀、致密，综合压电性能优于未加铅气氛保护烧结的试样。     

金属—PTC陶瓷复合材料的介电性质

研究了金属ＰＴＣ陶瓷复合材料的介电行为。研究表明，金属－ＰＴＣ陶瓷在电场作用下，由于正负电荷、晶格畸变和空位缺陷等而产生空间电荷极比使金属ＰＴＣ陶瓷复合材料有较高介电常数。介电损耗频率谱和介电常数温度谱上都再现一个介电损耗峰，其主要原因是跃迁极化，金属阳离子由一个位置跃迁到另一个位置，在介电损耗峰民常数峰所对应的频率和温度时出现跃迁极化率最大。     

Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3系无铅压电陶瓷的介电压电性能

研究了(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3体系无铅压电陶瓷的介电、压电性能，通过XRD分析，发现随着x的增加，陶瓷的晶体结构由三方相逐渐转变为四方相，x=0．16～0．20范围内具有三方和四方共存相结构，为该体系的准同型相界(MPB)，材料在MPB附近具有最佳的压电性能．测试了陶瓷的介电温谱，表明该体系陶瓷为弛豫型铁电体，电滞回线表明陶瓷在升温过程中发生铁电-反铁电-顺电相变．     

Sb改性CaBi_2Nb_2O_9高温压电陶瓷的研究

采用固相反应法获得改性的xSb-CaBi2Nb2O9(CBNO)(x=0~0.08)铋层状压电陶瓷。测试结果表明,加入Sb5+降低了烧结温度,提高了致密度和平面机电耦合系数,样品均为单一相,在Sb含量摩尔分数为4%时,晶粒形貌均匀,压电和机电性能达到最高,d33为12.6 pC/N,Kp=12.1%,tanδ=0.4%。添加物并没有显著降低CBNO陶瓷的居里温度,在700℃以下表现了良好的温度稳定性。     

NBT-KBT-BT三元系无铅压电陶瓷的研究

借助NBT-KBT-BT相图,确定该系无铅压电陶瓷准同型相界的范围,用数学式z[(1-x)NBT-xBT]-(1-z)[(1-y)NBT-yKBT]概括该范围内的陶瓷组成。采用传统工艺制备无铅压电陶瓷,利用正交试验设计对x、y、z及预烧温度优化,890℃预烧,得到压电常数d33=144 pC/N、介电损耗tanδ=4.0%、介电常数rε=1 058的0.85NBT-0.144KBT-0.006BT压电陶瓷。XRD分析表明,所研究的组成均能形成钙钛矿结构,随着预烧温度的提高,杂峰减弱,至870℃杂峰逐渐消失。SEM分析表明,压电性能高的样品具有规则的几何外形,晶界明显,晶粒尺寸均匀且排列致密,表面没有空洞。压电性能差的样品晶粒尺寸不均匀,有异常长大的晶粒。