水热粉体制备(K, Na) NbNO3陶瓷的电学性能研究

利用水热法分别合成NaNbO3与KNbO3粉体,将其按摩尔比1∶1充分混合均匀后,于1 040～1 100℃常压烧结2h制备了(K,Na) NbO3 (KNN)无铅压电陶瓷.研究了烧结温度对KNN陶瓷的相组成、显微结构、体积密度及电学性能的影响.X线衍射(XRD)结果显示,混合粉体经烧结后形成了单一的铌酸钾钠固溶体;场发射扫描电镜(FESEM)测试分析表明,适当提高烧结温度能促进陶瓷晶粒长大,提高其致密度,从而改善样品的压电性能.当烧结温度为1 080℃时,陶瓷的体积密度达到最大值(4.46 g/cm3),此时性能最佳:压电常数d33=96 pC/N,平面机电耦合系数kp=0.37,品质因数Qm=108,介电常数εr=450,介电损耗tanδ=0.024和居里温度Tc=417℃.     

锂掺杂对K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷电性能的影响

采用固相法制备了Li掺杂K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷,即K0.5Na0.5NbO3+x/2%Li2CO3(KNN-xL)。研究了不同Li摩尔分数(x分别为0,0.25,0.50,0.75,1.00,1.50)样品的物相组成、显微结构及电性能。结果表明,室温下所有样品都具有正交相的钙钛矿结构。随着Li摩尔分数的增加,样品的压电常数d33、平面机电耦合系数kp、机械品质因数Qm及密度ρ都先升高后降低,介电损耗tanδ普遍比未掺杂的低,当x=0.5时综合性能达到最优,即d33=122pC/N,kp=41%,Qm=115,εr=548,tanδ=0.022,ρ=4.32g/cm3。另外正交到四方相变温度逐渐降低,居里温度逐渐升高。     

Mn改性Na0.5Bi2.5Nb2O9高温压电陶瓷的研究

采用固相法获得了Mn改性的Na0.5Bi2.5Nb2O9(NBN+xmol%MnCO3,0≤x≤10.0)铋层状压电陶瓷,并系统地研究了Mn(掺杂)对NBN基陶瓷显微结构与电性能的影响.结果表明,所有获得的样品都是居里点在700℃以上的单一相铁电体.加入Mn显著地提高了NBN系列陶瓷的机械品质因素Qm,明显改善了陶瓷的压电与机电性能.当MnCO3掺杂量为8.0mol%时,陶瓷获得最佳电性能:tanδ=0.749%,d33=20 pC/N,Qm=3120,kp=12.37%,kt=21.09%,Pr=7.01μC/cm2.NBN+xmol%MnCO3(x=8.0)陶瓷经700℃退极化处理后,其d33保持为原来的75%(~15 pC/N),表明该材料在高温领域下具有良好的应用前景.     

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.     

Sr和Mn复合掺杂(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷

用固相法制备了(Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3+xmol%SrCO3+xmol%MnCO3(0≤x≤1.25%)(简称NKBTSM)无铅压电陶瓷,用XRD、SEM、Agilent 4294A精密阻抗仪等对该体系陶瓷的结构与电性能进行表征。结果表明:所制备的NKBTSM陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构。Sr和Mn的复合掺杂促进了晶粒的长大,并提高了致密度。与纯NKBT陶瓷相比,掺杂Sr和Mn能提高陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp和机械品质因子Qm,降低陶瓷的介质损耗tanδ。该系陶瓷具有介电弛豫特性,弥散因子随x的增加先增大后减小。综合考虑:x=1.00%陶瓷的电学性能最佳:d33=152pC/N,Qm=195,kp=28.66%,εr=701,tanδ=2.84%。     

Ce掺杂0.85Bi4Ti3O12-0.15LiNbO3铋层状铁电陶瓷的显微结构与性能（英文）

采用固相法制备CeO2掺杂改性0.85Bi4Ti3O12-0.15LiNbO3(BTO-LN)铋层状压电陶瓷。借助于X射线衍射和扫描电子显微镜研究了CeO2掺量与BTO-LN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CeO2掺量的增加,陶瓷的晶粒尺寸变大,Curie温度TC由653℃下降到617℃;CeO2掺杂提高了样品的压电性能,压电常数d33随CeO2掺量的增加先增大后减小,相对介电常数εr表现出相反的变化趋势;当CeO2的掺入量为0.75%时,样品的电性能最佳,即d33=25pC/N,机械品质因数Qm=2 895,介电损耗tanδ=0.10%,TC=617℃。     

铈和锶复合掺杂对Bi_4Ti_(2.92)Nb_(0.08)O_(12.04)高温无铅压电陶瓷的影响

采用固相法制备了Ce和Sr复合掺杂的Bi4Ti2.92Nb0.08O12.04(BTN+0.5x%CeO2+0.5x%SrCO3,0≤x≤1.5,质量分数)铋层状高温无铅压电陶瓷,研究了不同含量的Ce和Sr掺杂对BTN系陶瓷微观结构及电性能的影响。结果表明:样品均为单一的铋层状结构相,Ce和Sr的引入明显提高了陶瓷的压电性能。当掺杂量x=0.9时,样品具有最佳性能:压电常数d33=29pC/N,平面机电耦合系数kp=8.77%,介电损耗tanδ=0.13%,剩余极化强度Pr=15.87μC·cm-2和Curie温度TC=627℃。此外,该组分陶瓷样品具有良好的压电稳定性,表明该材料在高温领域下具有良好的应用前景。     

Nb、Ta掺杂Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的性能研究

采用固相烧结法制备了Na0.5Bi4.5Ti4-2xNbxTaxO15(NBTNT-x,0≤x≤0.06)铋层状压电陶瓷材料,研究了不同量Nb、Ta掺入对Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷结构和电性能的影响。结果表明,所有样品均为单一的铋层状结构。适量Nb,Ta掺入能细化陶瓷晶粒,提高其致密性,降低电导率σ和介电损耗tanδ;同时,居里温度TC随Nb、Ta掺入量的增加而降低,但均高于610℃;当x=0.02时,陶瓷样品电性能最佳,即压电常数d33=17pC/N,机电耦合常数kp=4.19%,kt=18.10%,品质因数Qm=3 527,剩余极化强度Pr=10.50μC/cm2。     

（1–x）（K_（0.48）Na_（0.48）Li_（0.04））NbO_3–x（Na_（0.8）K_（0.2））_（0.5）Bi_（0.5）TiO_3无铅压电陶瓷的相变行为及其压电性能

采用固相法应法制备了（1–x）（K0.48Na0.48Li0.04）NbO3–x（Na0.8K0.2）0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了不同x（0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,3.0%）对材料的相结构、介电性能以及压电性能的影响。结果表明：随着x增加,样品的Curie温度TC与正交到四方相变温度TO–T均逐渐降低,而压电常数d33与机电耦合系数kp均先升高后降低;该体系在0.5%     

Na0.5Bi0.5TiO3-Ba0.5Sr0.5Nb2O6无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBa0.5Sr0.5Nb2O6(0≤x≤1.0％)(简称(1-x)NBT-xBSN)无铅压电陶瓷,研究了不同BSN含量(x=0,0.1％,0.3％,0.5％,0.7％,1.0％,摩尔分数)样品的物相组成、显微结构及电性能.结果表明:所有样品均为纯钙钛矿结构,随掺杂量x的增加,陶瓷的相对密度pr、压电常数d33和机电耦合系数kp均先增大后降低,机械品质因子Qm和退极化温度Td则逐渐下降.该体系陶瓷具有弥散相变特征,弥散指数介于1.6～1.7.当x=0.5％时,陶瓷获得最佳性能:d33=92pC/N,kp=0.164,Qm=89,εr=650,tanδ=5.47％,pr=96.5％.