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。     

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.     

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.     

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℃。     

(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-CaZrO_3基无铅压电陶瓷的相结构和压电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xCaZrO3(简称KNN-CZ)无铅压电陶瓷。分析了陶瓷样品的相结构组成。测试结果表明:所有陶瓷样品均为钙钛矿相,未发现其它晶相。随着CaZrO3含量的增加,(1-x)KNNxCZ陶瓷的相结构由正交相转变为四方相,最后变为立方相。研究了不同CaZrO3含量对压电性能的影响,实验表明:当CaZrO3含量为0.05mol时,压电常数d33和径向机电耦合系数kp分别达到了最大值196pC/N和0.35。(1-x)KNNxCZ(x=0.05)陶瓷的压电性能展现了良好的温度稳定性和经时稳定性,这些结果表明(1-x)KNN-xCZ(x=0.05)陶瓷是一种优良的无铅压电备选材料。     

制备工艺对0.95(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-0.05CaZrO_3基无铅陶瓷压电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3无铅压电陶瓷。研究了烧结温度和极化工艺对陶瓷压电性能的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的体积密度增大,在1170℃时达到最大值,同时d33和kp,在此温度也分别达到他们的最大值210pC/N和0.40。极化工艺对0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的压电性能有明显的影响,0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05CaZrO3陶瓷的最佳极化温度是70℃,最佳极化电场是4kV/mm。     

Na0.5K0.44Li0.06Nb0.94Sb0.06O3无铅压电陶瓷的制备与性能研究

采用传统固相烧结法制备Na0.5 K0.44 Li0.06 Nb0.94 Sb0.06 O3无铅压电陶瓷,研究了烧结温度对陶瓷样品微观结构及电学性能的影响.研究结果表明:烧结温度在1020～1100℃范围内,样品均形成了单一的正交相钙钛矿结构,烧结温度对微观形貌和电学性能有较大影响;与纯KNN陶瓷相比,陶瓷的To-t和Tc均向低温方向移动;当烧结温度为1080℃时晶粒发育比较完全,To-t和Tc分别为45℃和345℃,同时表现出优异的电学性能:d33=200 pC/N,kp=0.365,tanδ=4.67％.     

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。     

BiFeO_3掺杂改性铌酸钾钠无铅压电陶瓷

采用传统固相法制备了(1–x)(K0.5Na0.5)NbO3-xBiFeO3[(1–x)KNN-xBF]无铅压电陶瓷,研究了不同BF含量(x=0,0.175%,0.5%,1%,2%,3%,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能。结果表明:当x≤3%时,得到了纯钙钛矿结构的(1–x)KNN-xBF陶瓷。与纯KNN相比,在0x≤1%时,(1–x)KNN-xBF样品的密度(ρ)、压电常数(d33)、平面机电耦合系数(kp)和机械品质因子(Qm)都显著增大;当1%x≤3%时,ρ,d33,kp和Qm又迅速降低;在x=1%时达到最大值。x=1%时,(1-x)KNN–xBF材料的综合性能最好,其中ρ=4.42g/cm3,d33=172pC/N,kp=0.45,介电损耗tanδ=0.021,相对介电常数εr=759和Qm=138;同时表现出较好的抗老化性能。     

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...     

Ta掺杂和烧结气氛对KNN基无铅压电陶瓷的微观结构和压电性能的影响

为了探究掺杂以及不同烧结气氛对陶瓷的微观结构以及压电性能的影响.通过传统固相法制备并分别在空气和还原气氛条件下烧结了0.96K0.48Na0.52Nb(1-x)TaxO3-0.04BaZrO3-0.3％MnCO3陶瓷.研究表明:不同气氛烧结的陶瓷均为纯钙钛矿结构,陶瓷相结构为菱方相与正交相共存,且Ta的掺杂抑制了氧空位...     

面向应用的(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷研究进展

高性能环境友好型（K,Na）NbO₃（KNN）基无铅压电陶瓷是国际上功能陶瓷的重要科学前沿和技术竞争焦点之一。优异的压电性能及其温度稳定性、抗疲劳特性、力学性能以及制备工艺重复性等综合性能是KNN基陶瓷有望得以广泛应用的重要前提,而这些性能与KNN基陶瓷的多层次结构紧密相关。本工作从多层次结构调控的角度出发,总结了KNN基陶瓷压电性能与其温度稳定性、抗疲劳特性、力学性能、制备工艺重复性研究等方面的研究进展以及KNN基陶瓷的应用技术研究进展。最后,就KNN基无铅压电陶瓷的未来发展进行展望。     

ZnO和CuO烧结助剂对KNN压电陶瓷性能的影响

以微波水热法制备的KNN粉体为原料,添加1mol%ZnO、1mol%CuO烧结助剂,采用传统电子陶瓷制备方法,研究了烧结助剂对KNN陶瓷的陶瓷体积密度、显微结构和电性能的影响,结果表明:添加烧结助剂ZnO和CuO可以降低KNN陶瓷的烧结温度,提高KNN陶瓷的体积密度;与此同时,ZnO和CuO添加后降低了KNN无铅压电陶瓷的压电常数d33、介电常数ε33T/ε0,但机械品质因数Qm得到很大的提高,介电损耗tanδ明显降低。其中CuO烧结助剂可以使KNN陶瓷的d33由142 pC/N降低至118 pC/N,Qm值由82提高至427,tanδ由2.46%降低至0.64%。     

(1-x)KNN-xNKBT无铅压电陶瓷的结构及其电性能研究

采用传统固相法制备了(1-x)K0.5Na0.5NbO3-x(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3(x=0-5%)无铅压电陶瓷,研究了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3的不同引入量对其物相结构、显微形貌、介电性能以及压电性能的影响。结果表明:所有样品都具有钙钛矿结构;随着x的增加,室温下样品从正交相逐渐向四方相过渡并且居里温度向低温方向移动,样品的压电常数d33与机电耦合系数kp均先升高后降低。该体系多晶型转变PPT位于2%≤x≤3%,当x=3%时,样品的压电性能达到最佳,其中:d33=189pC/N,kp=41%,Qm=96,tanδ=0.028。     

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...     

钛酸钡系无铅压电陶瓷的研究进展

钛酸钡（BaTiO3）压电陶瓷具有优异的电性能和低污染性，长期以来是人们重点研究的对象。本文综述了近年来BaTiO3系无铅压电陶瓷研究开发的几种体系与进展，着重介绍了BT--BNT和BT-BKT二元系无铅压电陶瓷的结构及性能。同时对BaTiO3系无铅压电陶瓷的发展趋势作了评述。     

Sb掺杂对(K0.49Na0.51)0.94Li0.06(Nb0.94Ta0.06)O3无铅压电陶瓷结构与性能的影响

采用固相反应法制备(K0.49Na0.51)0.94Li0.06Nb0.94SbxTa0.06-xO3(KNNLSxT0.06-x,x=0.00～0.06)无铅压电陶瓷,研究了Sb的掺杂量对陶瓷晶体结构与压电性能的影响。X射线衍射结果表明:随着Sb掺杂量x的增加,陶瓷的晶体结构由正交相向四方相转变,并在x=0.04～0.05时出现正交相逐渐转变为四方相的多型相转变(PPT),在x=0.04时具有较佳的性能:压电常数d33=258 pC/N,平面机电耦合系数kp=54%,机械品质因素Qm=61以及较高的居里温度Tc=405℃。     

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.     

无铅压电陶瓷研究进展

介绍了无铅压电陶瓷的发展历史和国内外发展现状,综述了钛酸钡基,碱金属钙钛矿结构和钨青铜结构铌酸盐以及含铋层状,钛酸铋钠基压电陶瓷的性能和改性方法,分析了其发展趋势。     

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。