Ce掺杂0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3铋层状压电陶瓷结构与性能研究（英文）

采用传统固相法制备了CeO_2掺杂0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3(BTO-KNN)铋层状陶瓷材料。系统研究了CeO_2掺杂对BTO-KNN基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构:BTO-KNN基陶瓷的压电性能随着CeO_2的掺杂而显著提高,损耗明显降低。当CeO_2掺量为0.75%(质量分数)时,样品具有最佳的电性能:d_(33)=28 pC/N,介电损耗tanδ=0.29%,机械品质因数Q_m=2897,剩余极化强度P_r=11.83μC/cm~2,且居里温度T_c高达615℃;研究结果表明CeO_2掺杂0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3铋层状陶瓷是一种潜在的高温陶瓷材料。     

铋掺杂对（Na0．5K0．5）NbO3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了掺铋 （Na0.5K0.5）NbO3（NKN）无铅压电致密陶瓷，研究了Bi2O3对 （Na0.5K0.5）NbO3晶体结构和压电性能的影响。结果表明：当Bi2O3含量小于0．7％（质量分数，下同）时，能得到具有纯钙钛矿结构的NKN基陶瓷，其烧结温度随着Bi2O3掺杂量的增加而升高，试样密度与纯NKN陶瓷相比有显著提高。 （Na0.5K0.5）NbO3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=0．5％时达到最大值，而且机械品质因子Qm大大提高。当Bi2O3掺杂量为0．5％时， （Na0.5K0.5）NbO3无铅压电陶的密度达4．46g／cm^3，表现出优异的压电性能，d33=138pC／N，kp=46％，kt=44％，tanδ=2．9％，εr=466和Qm=167。     

Ag+掺杂Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷的无压烧结及性能研究

铅基压电陶瓷在制备、使用及废弃处理过程中都会造成环境污染,随着环保意识的增强,无铅压电陶瓷必将逐步替代铅基压电陶瓷.Na0.5K0.5NbO3是一种很有潜力的无铅压电陶瓷,掺杂各种元素提升Na0.5K0.5NbO3陶瓷的压电性能成为当今研究热点之一.本研究以Ag2O、Na2CO3、K2CO3、Nb2O5为原料,经750 ℃焙烧分别合成了Na0.5K0.5NbO3和AgNbO3粉料,再经配料、混料与成型,在1060 ℃埋粉烧结,制备出Ag+掺杂的Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷(xAgNbO3-(1-x)Na0.5K0.5NbO3,ANKN),并在较宽成分范围内(Ag+含量,x=0～50 at%)系统研究了Ag+掺杂对ANKN陶瓷性能的影响.XRD结果表明,ANKN陶瓷的主相为钙钛矿型结构,当x＞16 at%,开始出现K5.75Nb10.85O30杂相,随着Ag掺杂量的增加,杂相的衍射峰增强.电学性能测试结果表明,当x＜20 at%,随Ag掺杂量的增加ANKN陶瓷的压电常数、介电常数等略有升高;当x＞20 at%,ANKN陶瓷的各项性能均开始降低;Ag掺加量为x=16 at%时ANKN陶瓷性能最佳,压电常数d33达到110 pC/N,平面机电耦合系数kp为30%,相对介电常数εr为358,居里温度Tc为300 ℃.     

锰掺杂对（Na0.5Bi0.5）TiO3-BaTiO3-（K0.5Bi0.5）TiO3陶瓷介电和压电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了锰掺杂0.8(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.1BaTiO3-0.1(K0.5Bi0.5)TiO3(BNT-B-BKT)无铅压电陶瓷材料,研究了材料的介电、压电和铁电性能.发现锰掺杂大幅降低了0.8(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.1BaTiO3-0.1(K0.5Bi0.5)TiO3陶瓷的电导率和矫顽场,最佳掺杂量为0.1%(质量分数),该配方的最佳烧结温度为1150℃.这一温度下烧结所得样品在130℃时的电导率仅为1.36×10-1Ω-1cm-1,约为掺杂前的1/40,矫顽场Ec仅为2.78 kV/mm,剩余极化强度Pr为38μC/cm2,压电系数d33达到143 pC/N.     

0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05Li(Nb0.5Sb0.5)O3无铅压电陶瓷的显微结构分析与电学性能

采用传统固相反应合成法制备0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05Li(Nb0.5Sb0.5)O3基无铅压电陶瓷,研究了烧结温度对0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05Li(Nb0.5Sb0.5)O3陶瓷相结构、显微组织和压电介电性能的影响。结果表明,在960~1060℃的温度区间内,所得到的一系列烧结样品在室温下均为纯的钙钛矿型结构,未观察到第二相出现;随着烧结温度的升高,晶粒的平均尺寸显示出先增大后减小的趋势,在1020℃时晶粒的平均粒径达到最大值3.5μm。电学性能分析表明,烧结温度为1020℃时,该体系陶瓷压电介电性能达到最优值:d33=245pC/N,kp=0.42,tanδ=0.03,ε3T3/ε0=640,Ec=2.1kV/mm,Pr=20μC/cm2。     

(1-x)K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-xLiBiO_3无铅压电陶瓷的结构与压电性能(英文)

采用传统固相反应制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3–xLiBiO3[(1–x)KNN–xLB](x=0,0.0005,0.001,0.002,0.004,0.006,0.008,0.010)压电陶瓷,并分析研究了其微结构及电性能。结果表明,LB 掺杂的 KNN 陶瓷主要形成了钙钛矿结构,没有检测到第二相的存在,并且陶瓷的相结构出现直接由正交相过渡到立方相的"反常"转变;随着LB 掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐细化,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数kp先略有增加后显著下降,且分别在x=0.002和 x=0.001时达到最大值,分别为115pC/N和0.2701;陶瓷的介电常数εr随x增大先增加后略有降低,当 x=0.006时获得最大值,为871.8。     

(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xLiBiO3无铅压电陶瓷的结构与压电性能（英文）

采用传统固相反应制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3–xLiBiO3[(1–x)KNN–xLB](x=0,0.0005,0.001,0.002,0.004,0.006,0.008,0.010)压电陶瓷,并分析研究了其微结构及电性能。结果表明,LB 掺杂的 KNN 陶瓷主要形成了钙钛矿结构,没有检测到第二相的存在,并且陶瓷的相结构出现直接由正交相过渡到立方相的"反常"转变;随着LB 掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐细化,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数kp先略有增加后显著下降,且分别在x=0.002和 x=0.001时达到最大值,分别为115pC/N和0.2701;陶瓷的介电常数εr随x增大先增加后略有降低,当 x=0.006时获得最大值,为871.8。     

Y2O3掺杂对钛酸铋钠介质材料介电性能的影响

研究了掺杂Y2O3对(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷材料介电性能的影响.实验结果表明当(Bi0.5N0.5)0.94Ba0.06TiO3中掺杂0.1%(原子分数)Y2O3时,试样在1140℃空气气氛下烧结2h,材料的介电性能有了较大幅度的提高,介电系数和介质损耗分别为1941和4.48%,介电性能在室温范围内的变化明显减小;由于Y2O3的加入,Y3+离子取代了部分Ti4+离子,材料的电畴结构遭到破坏,导致了Tc的前移,介电峰展宽,有效的改善了材料的介电性能.由介电温谱分析了材料从室温到400℃的相变过程,阐述了对钛酸铋钠陶瓷材料高温相变过程的新看法.     

Ag^＋掺杂Na0．5K0．5NbO3无铅压电陶瓷的无压烧结及性能研究

铅基压电陶瓷在制备、使用及废弃处理过程中都会造成环境污染，随着环保意识的增强，无铅压电陶瓷必将逐步替代铅基压电陶瓷。Na0．5K0．5NbO3是一种很有潜力的无铅压电陶瓷，掺杂各种元素提升Na0．5K0．5NbO3陶瓷的压电性能成为当今研究热点之一。本研究以Ag2O、Na2CO3、K2CO3、Nb2O5为原料，经750℃焙烧分别合成了Na0．5K0.5NbO3和AgNbO3粉料，再经配料、混料与成型，在1060℃埋粉烧结，制备出Ag^＋掺杂的Na0.5K0．5NbO3无铅压电陶瓷（xAgNbO3-（1-x）Na0.5K0．5NbO3，ANKN），并在较宽成分范围内（Ag^＋含量，x=0-50at％）系统研究了Ag^＋掺杂对ANKN陶瓷性能的影响。XRD结果表明，ANKN陶瓷的主相为钙钛矿型结构，当x〉16at％，开始出现K5-75Nb10．85O30杂相，随着Ag掺杂量的增加，杂相的衍射峰增强。电学性能测试结果表明，当x〈20at％，随Ag掺杂量的增加ANKN陶瓷的压电常数、介电常数等略有升高；当x〉20at％，ANKN陶瓷的各项性能均开始降低；Ag掺加量为x=16at％时ANKN陶瓷性能最佳，压电常数d33达到110pC／N，平面机电耦合系数kp为30％，相对介电常数εr为358，居里温度Tc为300℃。     

(Bi0.5Na0.5)TiO3陶瓷电容器介质的制备与研究

报道了掺杂BaTiO3和CeO2对(Bi0.5Na0.5)TiO3材料介电性能的影响.运用所研究材料的一系列取代反应,对实验结果进行了解释,并由介电温谱(升温)分析了材料从室温到400℃的相变化.实验结果显示当材料中掺杂6%(原子分数)BaTiO3与0.5%(原子分数)CeO2时,试样于1160℃保温2h,获得了性能优良的介质材料,其介电系数和介质损耗分别为1620和1.80%;BaTiO3的加入能提高材料的介电性能,而CeO2的加入则使材料的损耗进一步降低并使介电峰展宽.     

Switching characteristics of MPB compositions of (Bi0.5Na0.5)TiO3–BaTiO3–(Bi0.5K0.5)TiO3 lead-free ferroelectric ceramics

The polarization switching characteristics of lead-free a(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃–bBaTiO₃–c(Bi_0.5K_0.5)TiO₃ (abbreviated as BNBK 100a/100b/100c) ferroelectric ceramics are investigated. For the first time, the strain hystereses of BNBK compositions inside and outside the morphotropic phase boundary (MPB) are presented. The total induced electrostrain (ε_33,total) and apparent piezoelectric coefficient (d₃₃) first increase dramatically and then decrease gradually as the BNBK composition moves from the tetragonal phase to the MPB and then to the rhombohedral phase. The measured polarization hystereses indicate that the BNBK compositions situated near the rhombohedral side of the MPB typically possess higher coercive field (E_c) and remanent polarization (P_r), while the compositions situated near the tetragonal side of the MPB possess higher apparent permittivity. BNBK 85.4/2.6/12 a composition well within the MPB, exhibits an ε_33,total of ∼0.14%, an apparent d₃₃ of 295 pCN⁻¹ and a P_r of 22.5 μC cm⁻². These property values suggest a candidate material for lead-free actuator applications.     

(1-4x)NBT-3xKBT-xBT系无铅压电陶瓷性能研究

采用传统固相法制备了(1-4x)NBT-3xKBT-xBT(x=0.020～0.035)体系压电陶瓷.通过XRD分析,发现该体系陶瓷都能形成单一的钙钛矿型固溶体,并在0.025≤x≤0.032范围内具有三方和四方共存结构,为该体系的准同型相界.当x=0.028时,d_(33)=162 pC/N,Q_m=203.29,k_p=0.234.同时分析了该体系陶瓷材料在1, 10, 100 kHz下介电常数-温度曲线和介电损耗-温度曲线,发现该体系陶瓷样品的介电温谱都存在两个介电反常峰,且介电常数和介电损耗与频率存在很强的依赖性,表明该体系材料具有弛豫型铁电体性质.     

Ferroelectric and piezoelectric properties of SrZrO3-modified Bi0.5Na0.5TiO3 lead-free ceramics

The lead-free SrZrO₃-modified Bi_0.5Na_0.5TiO₃ (BNT-SZ100x, with x=0–0.15) ceramics were fabricated by a conventional solid-state reaction method. The effects of SZ addition on BNT ceramics were investigated through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), ferroelectric and electric field-induced strain characterizations. XRD analysis revealed a pure perovskite phase without any traces of secondary phases. Ferroelectric and bipolar field induced-strain curves indicated a disruption of ferroelectric order upon SZ addition into BNT ceramics. A maximum value of remnant polarization (32 µC/cm²) and piezoelectric constant (102 pC/N) was observed at 5% (mole fraction) of SZ. Maximum value of the electric field-induced strain (S_max=0.24%) corresponding to normalized strain (S_max/E_max= d^*₃₃= 340 pm/V) was obtained at BNT-SZ9.     

Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的微弧氧化制备工艺

用分析纯Ba(OH)2·8H2O和Sr(OH)2·8H2O配制电解液(浓度各为0.2 mol/L),采用微弧氧化技术在工业纯钛板(99.5％)表面原位生成BaxSr(1-x)TiO3铁电薄膜.对不同电流密度、电流频率和反应时间条件下获得的薄膜进行表征,研究了各因素对薄膜物相构成、表面形貌和表面粗糙度的影响.结果表明:所得薄膜均主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成;电流密度为20 A/dm2、电流频率为100 Hz、反应时间为10 min时,所得薄膜最平整、致密、表面粗糙度值最小,且微弧氧化孔洞分布最均匀,测得该薄膜在1 kHz条件下的介电常数为411.3.     

Pb0．5Sr0．5TiO3精细结构的第一性原理分析

在广义梯度近似下,采用基于密度泛函理论框架下的第-性原理和虚拟晶体近似(VCA)方法,计算了Pb0.5Sr0.5TiO3(PST)电子结构及其属性.分析了PST固溶体总体能量变化趋势,确定了A位离子在铁电相的平衡构型.计算结果表明:在PST固溶体中,当Ti原子相对于氧八面体沿[001]方向发生约0.012 nm偏心位移,PST出现能量极小值.O 2p和Ti 3d轨道的强杂化以及部分O-Pb和O-Sr轨道杂化间接增强了TiO6八面体的畸变,体系总能量降低,促进了PST铁电畴变的形成.     

Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷放电等离子烧结的制备工艺

由于Na,K在高温下容易挥发,因而采用普通陶瓷烧结工艺难以得到致密的碱金属铌酸盐系陶瓷,只能通过热压烧结制备高密度的铌酸钾钠(NaNbO3-KNbO3)系无铅压电陶瓷.本研究采用放电等离子烧结(SparkPlasma Sintering,SPS)技术,通过配料、研磨混料、焙烧、SPS烧结、退火工艺后,制备出白色略带黄色的Na0.5K0.5NbO3压电陶瓷试样.在烧结过程中,没有观察到明显的碱挥发,试样密度随烧结温度的增加而增大,860℃以上温度烧结时,试样的密度达到4.22g/cm3(为理论密度的92%).采用分步极化方法对试样进行极化,即先在高温下用低电压极化,再在低温下用高电压极化,极化后样品的压电常数d33为37pC/N～49pC/N.     

BaTiO_3-Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅PTCR陶瓷研究

以BaTiO_3-Na_0.5Bi_0.5TiO_3(BT-NBT)陶瓷系统为研究对象,采用固相法制备了(1-x)BT+xNBT(0.01＜x＜0.06)系统陶瓷.通过DSC、XRD、SEM等分析手段研究了NBT的加入量以及烧成气氛对BaTiO_3基PTCR陶瓷的显微结构及阻温特性的影响.研究结果表明:加入低含量(x＜0.03)NBT时,能明显提高烧成陶瓷的居里温度(T_c),当加入x=0.01NBT时,T_c提高到150 ℃.氮气中烧成的陶瓷室温电阻率低于空气中烧成的,但其PTC效应减弱.     

La0．5Sr0．5MnO3纳米晶体的制备与电磁性能研究

以柠檬酸为络合剂，采用溶胶-凝胶（sol—gel）自燃烧方法制备了La0．5Sr0．5MnO3纳米晶体。使用FT-IR，DSC—TG，XRD，波导方法对反应、反应产物以及反应产物的电磁性能进行了研究。结果表明，在凝胶中，金属离子与柠檬酸以络合物的形式存在。凝胶在273℃基本完成自燃烧反应。生成的La0．5Sr0．5MnO3纳米晶体为钙钛矿结构，随着反应温度的提高，产物的粒径逐渐增大。电磁性能结果表明，La0．5Sr0．5MnO3在8GHz～12GHz的微波范围内具有明显的介电损耗。随着厚度的增加，混合媒质的反射率逐渐增加，反射率吸收峰随着厚度的增加向低频移动。