KNN基无铅压电陶瓷的研究进展

KNN基无铅压电陶瓷由于具有优越的电学性能和较高的居里温度而成为最重要的无铅压电材料之一.本文主要综述近期国内外有关铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备新技术,以及在掺杂改性方面的研究进展,并展望了其发展趋势.     

无铅压电陶瓷研究进展

无铅压电陶瓷的研究和开发是当前压电铁电材料领域的研究热点之一.综述了Bi0.5Na0.5TiO3基、K1-xNaxNbO3基、铋层状结构、钨青铜结构及BaTiO3基5类无铅压电陶瓷的研究进展,分析和评价了陶瓷体系、改性方法、制备工艺及陶瓷的压电铁电性能,重点讨论了Bi0.5Na0.5TiO3基与K1-xNaxNbO3基无铅压电陶瓷的体系构建、相变特性及电学性能的温度稳定性等关键科学和技术问题,并就无铅压电陶瓷今后的研究开发提出了几点建议.     

铋层状无铅压电陶瓷的研究进展

铋层状结构无铅压电陶瓷因其居里温度高、介电常数低等特征受到广泛研究,其适合应用于高温、高频领域.本文介绍了铋层状压电材料的结构特点和分类,综述了近期国内外有关铋层状无铅压电陶瓷在制备技术和掺杂改性方面的研究进展.     

BNBT改性KNN基无铅压电陶瓷的性能研究

利用固相合成法制备了(1-x)(Na0.52K0.48)NbO3-x(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(KNN-xBNBT)无铅压电陶瓷.运用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的相结构和显微结构进行了分析观察,并研究了BNBT掺杂量对陶瓷压电及介电性能的影响.所有样品都显示出正交相钙钛矿结构,无杂相,平均晶粒尺寸随着BNBT掺杂量的增加先减小后变大.BNBT的掺入使样品的电学性能得到明显改善,当x为0.005时,样品的性能达到最佳:d33=123pC/N,kp=44%,tanδ=2.2%.     

BNT基无铅压电陶瓷研究进展

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基无铅压电陶瓷,以其良好的电学性能和较高的居里温度等特点而倍受关注.近年来,对该体系陶瓷材料进行研究的报道越来越多.本文结合近年有关BNT基无铅压电陶瓷的报道,从离子掺杂,外掺氧化物及添加烧结助剂三个方面介绍了最新研究进展,并展望了BNT基压电陶瓷的发展趋势.     

PZT压电陶瓷滤波器的烧结工艺研究

结合理论知识和实际生产经验 ,对 6.5 MHz压电陶瓷滤波器的烧结工艺进行了研究。优化了升温速率和保温时间这 2个重要的工艺控制参数 ,降低了陶瓷的气孔率 ,提高了陶瓷的机械品质因数 Qm。在预烧工艺中采用了间歇法和连续法相结合的方式 ,提高了陶瓷的致密度 ,在烧成工序中增加了预烘操作 ,大大降低了烧成后的碎片率。对工艺中容易出现的其它问题进行了分析和总结 ,并提出了切实可行的改进方法 ,大大提高了滤波器的成品率和性能指标     

过渡金属氧化物改性KNN基无铅压电陶瓷研究进展

过渡金属氧化物不仅可用作助熔剂,改善陶瓷的烧结特性,同时也可作为掺杂物在陶瓷材料中进行离子取代,改善陶瓷的性能.本文详细叙述了过渡金属氧化物对KNN基无铅压电陶瓷烧结特性、微观结构、介电性能、压电性能、铁电性能的影响.分析总结过渡金属氧化物在改善KNN基无铅压电陶性能方面所起的主要作用,为今后助熔剂改性KNN基无铅压电陶瓷的研究提供参考.     

无铅压电陶瓷（Sr2-xCax）2Bi4Ti5O18制备及其压电性能研究

采用固相合成法制备了铋层状无铅压电陶瓷Sr2-xCaxBi4Ti5O18(SCBT)(O≤x≤0.2).利用XRD对900℃合成出的粉体进行了表征,结果显示粉体相结构是Aurivillius结构相.通过SEM形貌分析可以看出1 160℃保温2 h烧结出的陶瓷为片状结构.研究结果表明SCBT陶瓷的居里温度、矫顽场随钙含量的增加而增加.     

准同型相界处BNBT无铅压电陶瓷的研究

探索了准同型相界处BNT—BT（简称BNBT）二元体系无铅压电陶瓷的制备工艺及制备条件。采用XRD、SEM等测试技术,分析了制备工艺和制备条件对准同型相界处BNBT压电陶瓷晶体的微观结构、压电性能、介电性能等的影响,从而确定出最佳的制备工艺和制备条件。利用谐振-反谐振法得出最佳制备条件下制备的BNBT无铅压电陶瓷的介电性、压电性分别为：d33=120pC／N,εr=626,kp=20．34％,Qm=205．34。     

无铅压电陶瓷的制备与性质

基于对人类环境的保护和发展环境友好材料与电子产品的要求,近年来开展了无铅压电陶瓷的研究与开发.文中在目前无铅压电陶瓷研究的基础上,进行了Ta、Li固溶改性铌酸钾钠无铅压电陶瓷(LNKNT)的制备和性质的研究.根据XRD分析,当Ta组分(x)为10%～20%时,LNKNT陶瓷室温相为单斜晶系钙钛矿相;当x=17%和20%时,形成完全固溶体,在单斜晶相-四方晶相相变温度附近出现单斜晶相与四方晶相共存的情形.文中还讨论了Ta组分对材料介电常数温度特性、压电性质的影响.当x=17%时,LNKNT陶瓷的压电常数、平面机电耦合系数和介电常数分别为235pC/N、0.49和1293.5.该陶瓷材料已经达到工业应用的要求,目前已被尝试应用于制造压电蜂鸣器.     

准同型相界内KNN-LS-BF无铅压电陶瓷的烧结与压电性能

采用传统的陶瓷工艺制备成分处于准同型相界(MPB)内的无铅压电陶瓷0.956K0.5Na0.5NbO3-0.004BiFeO3-0.04LiSbO3(0.956KNN-0.004BF-0.04LS),研究烧结温度对陶瓷的结构与压电、介电性能和相变温度的影响.研究结果表明:所有样品均为单一的钙钛矿结构;在1100℃以下烧结的样品的相结构均呈现明显的正交相与四方相共存的特征,同时略偏向四方相区;适当的烧结温度的提高,能促进陶瓷的致密化;随着烧结温度的升高,陶瓷的压电性能先显著提高后降低,陶瓷的介电损耗先降低后提高,但对正交相与四方相转变温度(θ0-1)和居里温度(θc)的影响比较小;当烧结温度为1100℃时,陶瓷具有最好的压电与介电性能,其压电常数(d33)高达297 pC/N,机电耦合系数(kp)高达54％,居里温度为355℃,tanδ为2.6％,这表明0.956KNN-0.004BF-0.04LS无铅压电陶瓷具有广阔的应用前景.     

PZT6.5 MHz压电陶瓷滤波器的设计与工艺研究

介绍了6.5 MH z压电陶瓷滤波器的设计原理和制备工艺。通过对锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷材料的改性,确定了滤波器陶瓷材料的配方,通过对分割电极的设计,实现了二重模滤波器的电容耦合;经过不断的试验和工艺改进,使产品性能达到了预期的目标。     

碱金属铌酸盐无铅压电陶瓷的介电和压电性研究

采用普通的固相反应烧结方法制备了(KxNa1-x)NbO3(KNN,x=0.40～0.70)和(Na0.485K0.485Li0.03)(Nb0.80Ta0.20)O3(NKLNT)陶瓷,研究了它们的介电和压电性能.发现KNN陶瓷的室温下的压电常数d33在0.4≤x≤0.65范围基本不依存于K和Na间的组分比、分布在100～130pC/N之间,而与陶瓷密度密切相关,但介电常数和介电损耗则随K组分含量的增加而降低.NKLNT陶瓷呈现出较高的d33,kp和kt值,然而介电损耗较大.添加了适量烧结助剂K5.4Cu1.3Ta10O29(KCT)的KLNT-KCT陶瓷致密度有显著的提高,相对密度大于96%,呈现出良好的压电性能,其d33达到215pC/N,kp=48%,kt=47%,tgδ≤0.75%.研究表明碱金属铌酸盐陶瓷是一类有发展前景的无铅压电材料.     

Sb对Li掺杂的KNN无铅压电陶瓷性质的影响

采用传统工艺制备了无铅压电陶瓷(Na0.5K0.45Li0.05)SbxNb1-xO3,研究了Sb掺杂对其压电、铁电、介电等性质的影响.实验结果表明,样品的居里点(Tc)、正交-四方相变温度(TT-O)均随Sb含量的增加而降低,掺杂7 mol%Sb时,样品的居里点从454℃降至345℃,TT-O从100℃降至室温以下.Sb5+的引入限制了晶粒的生长,但提高了样品的致密度,从而提高了样品的压电、铁电性能.组分为(Na0.5K0.45Li0.05)Sb0.05Nb0.95O3的样品具有较为优异的性能:d33=241 pC/N,Qm=50,kp=38.3%,d31=-83 pC/N,g31=-0.08 Vm/N,Pr=17 μC/cm2,同时,该组分样品表现最"软",具有相对最高的弹性柔顺常数S11E=14.2.     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷性能研究现状及展望

伴随着科学技术的发展和人类环保意识的增强,压电陶瓷无铅化已经成为必然趋势, 而铌酸钾钠KNN(KxNa(1-x)NbO3)基陶瓷以其优异的压电性能和较高的居里温度倍受关注.文中着重从新的组元、离子取代改性、烧结助剂和温度稳定性4个方面总结和分析了近年来KNN基无铅压电陶瓷研究状况,认为进一步提高KNN基陶瓷的电性能,解决温度稳定性问题并深入探索其微观机制应该成为未来的研究热点.提出了把弛豫机制引入KNN基陶瓷中,造成弥散相变,这样既提高了温度稳定性,又保持了较高的介电和压电性能;同时提出要探索纳米微畴对KNN基无铅压电陶瓷电性能的影响;最后对KNN基陶瓷下一阶段的工作进行了展望.     

多重模压电陶瓷滤波器的研制

本文对研制陶瓷滤波器中出现的电极设计及陶瓷基片配方问题，提出经验看法．     

MnO2掺杂的KNN基无铅压电陶瓷的制备及性能

采用传统的固相反应法制备了(1-x)(Na0.65K0.35)0.94Li0.06NbO3-xmol%MnO2无铅压电陶瓷,研究了Mn的掺杂对陶瓷压电和介电性能的影响.实验结果表明,所有的样品都显示出四方相钙钛矿结构.材料的平均晶粒尺寸随着MnO2掺杂量的增加逐渐变大.MnO2的添加使样品的压电常数d33、平面机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和相对密度均得到明显改善.当MnO2的掺杂量为0.50mol%的时候,样品的性能达到最佳:d33=144pC/N,kp=42%,tanδ=2.4%,Qm=168.以上数据表明,该陶瓷材料是一种极具应用潜力的无铅压电陶瓷材料.     

BNBKT系无铅压电陶瓷的组成设计与性能研究

文章运用准同型相界线性叠加原理,设计了无铅压电陶瓷三元体系(1-x)(0.968Bi0.5Na0.5TiO3-0.032BaTiO3)-xBi0.5K0.5TiO3(简称BNBKT100x),采用传统压电陶瓷固相合成法制备BNBKT100x样品,XRD结果表明,所制备的陶瓷样品为纯的钙钛矿相,其准同型相界在0.08x0.10范围内;详细研究了BNBKT100x样品在准同型相界附近的介电、压电性能和介电弛豫特性。BNBKT100x三元体系无铅压电陶瓷在整个实验组分范围内均为弛豫铁电体,最好的电性能出现在准同型相界附近的组成BNBKT9,其介电和压电性能参数为d33=162 pC/N,kp=31%,3Tε3=2 080,tanδ=4%,Qm=119。