Co_2O_3掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了K_0.5Na_0.5NbO_3+xCo_2O_3(0≤x≤1%)无铅压电陶瓷,使用XRD、SEM、 Agilent 4294A精密阻抗分析仪等对该体系的相组成、显微结构、压电及介电等性能进行表征.结果表明:Co_2O_3的掺入并没有改变K_0.5Na_0.5NbO_3的晶体结构,该陶瓷材料仍然为正交相钙钛矿结构;Co_2O_3的掺入使材料的晶粒尺寸明显增大,但当x=1%时,晶粒尺寸减小,说明过多的Co_2O_3有抑制晶粒长大的作用;Co_2O_3的掺入使200 ℃附近的正交→四方铁电相变温度TO-T向低温方向移动,居里温度TC向高温方向移动,同时材料的压电常数d_(33)、机电耦合系数k_p均随之先增大后减小,机械品质因数Qm整体增大,1 kHz频率下的介电常数ε_r和介电损耗tanδ降低,密度显著增大.当x=0.5%时,陶瓷性能最佳:d_(33)=103 pC/N,k_p=0.362, tanδ=1.8%,ε_r=234,Qm=182,ρ=4.29 g/cm~3.     

Co、Mn共掺杂铋层状Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)无铅压电陶瓷的显微结构及电性能

采用固相法制备Na0.5Bi4.5Ti4O15+x%Co2O3+y%MnCO3(NBT-CM-x)(y=0.1x)铋层状无铅压电陶瓷,研究了Co、Mn共掺杂对Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷显微结构和电性能的影响。结果表明:所有样品均为铋层状结构;Co、Mn共掺杂能促进陶瓷晶粒生长;随Co、Mn共掺杂量的增加,Curie温度TC逐渐升高(均在635℃以上);Cole-Cole图出现2个圆弧,表明存在晶粒和晶界效应;适量Co、Mn共掺杂提高了Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷的压电常数d33、剩余极化强度Pr、机械品质因数Qm和相对介电常数εr,降低了直流电导率σDC和介电损耗tanδ。当x=3.0时,NBT-CM-x陶瓷的综合性能最佳:d33=24pC/N,Pr=11.70μC/cm2,Qm=3 117,εr=198,tanδ=0.19%,kp=9.9%,kt=14.7%,表明该陶瓷材料具有良好的高温应用前景。     

Ce掺杂Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9-0.4wt%Cr_2O_3高温无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9-0.4wt%Cr2O3-xwt%CeO2(x=0.00~1.00)高温无铅压电陶瓷,研究了Ce掺杂对该系列陶瓷微观结构及电性能的影响。结果表明所有样品均为单一的铋层状结构陶瓷,适量的Ce掺杂明显改善了陶瓷的压电与铁电性能,降低了陶瓷的电导率和介电损耗。当掺杂量x=0.50时,样品具有最佳性能:d33=27 pC/N,tanδ=0.09%,kp=7.97%,Qm=2637,Tc=656℃,Ec=46 kV/cm和Pr=4.4μC/cm2,表明该材料在高温领域内具有良好的应用前景。     

拓扑化学反应制备片状Na0.5Bi0.5TiO3粉体的研究

通过熔盐法制备出具有铋层结构的前驱体Na0.5Bi4.5Ti4O15,其取向度f值(Lotgering factor法)高达0.9.粉体Na0.5Bi4.5Ti4O15再与NaaCO3和TiO2发生拓扑化学反应,铋层状结构的Na0.5Bi4.5Ti4O15完全转变成钙钛矿结构的Na0.5Bi0.5TiO3(NBT),所得到NBT粉体保留了NBIT的层状形貌,其厚度约0.4μm,长度为5-10μm,显示出较高的各向异性.研究了烧成温度对前躯体NBIT微粒形态的影响.通过SEM分析,固相法,熔盐法和拓扑反应合成的NBT粉体微观结构显示出巨大的差异.     

Phase Transition Behavior and Electrical Properties of （1-x）K（0.5）Na（0.5）NbO3-xCa（0.3）Ba（0.7）TiO3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics

采用固相法制备了（1–x）K0.5Na0.5NbO3–xCa0.3Ba0.7TiO3[（1–x）KNN–xCBT]系列无铅压电陶瓷,研究了CBT的含量（x=0～0.08）对样品的物相结构、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Curie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。（1–x）KNN–xCBT多晶型转变位于0.03≤x≤0.04,当x=0.03时,样品的压电性能达到最佳：d33=142 pC/N,kp=40%,其介电损耗tanδ从室温到380℃范围内几乎不变且小于0.05,表明组分为x=0.03的陶瓷是一种非常有前景的无铅压电材料。     

（1-x）Bi4Ti3O12–xK0.5Na0.5NbO3铋层状陶瓷的结构与性能

采用固相法制备（1–x）Bi4Ti3O12–xK0.5Na0.5NbO3（BIT–KNN,x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.30）铋层状压电陶瓷。用X射线衍射分析及扫描电镜等测试方法研究KNN掺量与BIT–KNN陶瓷晶体结构和电性能的关系。结果表明：所有陶瓷样品均为单一的正交相结构;随着KNN掺量的增...     

模板前驱体对熔盐法制备Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3片状晶粒的影响

首先采用熔盐法合成出铋层状结构的Bi_4Ti_3O_(12)和Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)籽晶,再分别以其作为前驱体,通过拓扑化学反应在900～1100℃合成了片状、各向异性的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3晶粒。通过XRD,SEM分析方法,研究了模板前驱体对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3晶粒相结构和微观形貌的影响,并讨论了其形成机理。结果表明:前驱体晶胞的不同造成Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粒径大小和形貌的差异。     

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.     

绣球状钨酸铋纳米晶体生长机理的研究

以Bi(NO3)3.5H2O、Na2WO4.2H2O为原料,NaOH为矿化剂,采用水热法合成Bi2WO6纳米晶体,并使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对其进行表征,分析了反应时间和温度对晶体生长的影响。利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程对不同温度下Bi2WO6的水热晶化过程进行动力学模拟分析。结果表明,120～200℃范围内的Avrami指数n随水热反应温度的升高而增长,n介于0.5～1之间。Bi2WO6纳米晶体的水热晶化过程表现为较低温度下的扩散控制生长以及较高温度(T>160℃)下的相界控制生长。同时,Bi2WO6纳米晶体的生长经历了一个成核、积聚和熟化的过程。     

水热-溶剂热法合成铌酸钾粉体的研究

以分析纯Nb2O5,KOH为原料,通过添加无水乙醇利用水热-溶剂热法合成了结晶度高、晶粒发育完整的KNbO3粉体。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及透射电镜对所得粉体进行了表征,研究了合成时间对产物晶相、粒径大小以及形貌的影响。实验结果表明:采用水热-溶剂热法,在矿化剂浓度为6mol/L的条件下反应3h得到了纯正交相结构的KNbO3粉体,反应时间对产物形貌影响较大,随着反应时间的延长KNbO3由棒状晶体转化为规则的六边形晶体。