Ga2O3掺杂的(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3无铅压电陶瓷的微观结构与性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3+x(质量分数)Ga2O3无铅压电陶瓷,研究了掺杂不同Ga2O3含量对(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3陶瓷的晶相、微观结构和电学性能的影响.研究结果表明:x在0～2变化范围内,陶瓷为单一四方相的钙钛矿结构,具有良好的铁电性能;随着体系中Ga2O3含量的增加,陶瓷的最佳烧结温度逐渐降低;Ga2O3的掺杂导致陶瓷晶粒变小,陶瓷的铁电四方相-顺电立方相的转变温度即居里温度TC有少许上升,但陶瓷的压电性能明显劣化.     

(Bi0.95Na0.75K0.2-xLix)0.5Ba0.05TiO3无铅压电陶瓷性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了(Bi0.95Na0.75K0.2-xLix)0.5Ba0.05TiO3(NBT-KBT-BT xLi)微粉,并利用此微粉烧结出高密度无铅压电陶瓷.研究了陶瓷表面的显微结构,发现陶瓷主要组成为钙钛矿相结构,Li 的引入使陶瓷中产生呈针状的第二相.介电温谱表明该系列陶瓷是典型的弛豫型铁电体,居里温度在330℃附近.测量NBT-KBT-BT xLi陶瓷的压电常数,发现当x=0.05时,样品的压电常数d33高达197 pC/N,机电耦合系数kt为0.33,损耗tanδ为0.05,相对电容率rε为789.     

PZN含量变化对PZT-PZN-PMS压电陶瓷相结构及性能的影响

通过熔盐法成功地合成了四元系压电陶瓷材料0．9Pb0．95Sr0．05(Zr0.52Ti0.48)O3-xPb(Zn1／3 Nb2／3)O3-(0．1-x)Pb(Mn1／3 Sb2／3)O3(简称PZT—PZN—PMS)，用XRD技术分析了粉体和陶瓷的相结构，研究了不同Pb(Zn1/3Nb2／3)O3含量对该材料的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tgδ影响．结果表明，随着PZN含量逐渐增加，Kp先增加后降低，d33逐渐增加，tgδ先减小后增加，而Qm却逐渐减小；当PZN摩尔含量为0．05时，陶瓷具有优良的压电性能．材料的主要性能参数为：Qm=1381，Kp=0．64，d33=369pC／N，tgδ=0．0044．该材料可作为大功率压电陶瓷变压器的候选材料。     

La~(3+)掺杂Bi_(0.5)(Na_(1-x-y)K_xLi_y)_(0.5)TiO_3陶瓷的微结构与电学性能

利用传统的电子陶瓷工艺制备了La^3＋掺杂Bi0．5（Na1-x-yKxLiy）0．5TiO3无铅压电陶瓷,研究了La^3＋掺杂对该体系陶瓷的介电压电性能与微观结构的影响．结果表明,少量的La^3＋掺杂可以改善该陶瓷的微结构;当掺杂量为0．1％时,该陶瓷体系的压电性能有较大的改善,室温下该体系配方的压电常数d33可达215pC／N,径向机电耦合系数kp达到37．4％,但同时介电损耗增大,机械品质因子降低．当掺杂量达到1．5％以后,陶瓷的压电性能严重下降．     

烧结温度对(K_(0.44)Na_(0.5)Li_(0.06))(Nb_(0.94)Sb_(0.06))O_3陶瓷结构和电学性能的影响

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.94Sb0.06)O3无铅压电陶瓷,研究了不同烧结温度对(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3陶瓷的晶相、微观形貌、压电、介电和铁电性能的影响.研究结果表明:在不同烧结温度下,XRD衍射分析表明陶瓷样品都形成了钙钛矿的正交相结构,但具有不同的SEM形貌和电学性能.在烧结温度1 060℃时晶粒发育比较完全,致密性较高;且陶瓷具有最佳的电学性能:d33=233 pC/N,k p=49%,εr=1 172和P r=24μC/cm2.     

Li部分取代K对KNN基无铅压电陶瓷微结构、晶相和电学性能的影响

研究Li部分取代K对铌酸钾钠(KNN)无铅压电陶瓷性能的影响,选用(Na0.5K0.5-xLix)Nb O3(NKLxN)的配方,通过固相法制备出优良性能的陶瓷样品;运用XRD、SEM研究不同Li含量陶瓷样品的相结构及显微组织;通过压电介电性能测试,确定Li取代K的最佳含量.结果表明,当Li的含量x=0.065时,其d33=205p C/N,kp=46.1%,εr=998,tanδ=0.047,TD=485℃.该NKLxN陶瓷性能优良,在高温压电陶瓷传感器、换能器等方面可能取代铅基压电陶瓷.     

铌含量变化对PZT-PFW-PMN大功率压电陶瓷电性能的影响

用传统固相法制备PbZrO3-PbTiO3-Pb(Fe2/3W1/3)O3-Pb(Mn1/3Nb2/3)O3(简称PZT-PFW-PMN)四元系压电陶瓷.研究了不同含量的Nb2O5对PZT-PFW-PMN陶瓷的相结构、密度、介电性能和压电性能的影响.结果表明,当预烧温度为800℃,Nb2O5的质量分数w为0.00%并在1 200℃下烧结时,材料具有良好的综合电性能:d33=365pC/N,Kp=0.64,Qm=1 743,tanδ=0.005 6和r=0.997Ω,该组份是大功率压电陶瓷变压器用材料优良的备选体系.     

0.95K0.47Na0.47Li0.06NbO3—0．05Ba（Zr1-xTix）O3陶瓷的压电铁电性能与微结构

采用传统陶瓷制备技术制备了新型的0.95K0.47Na0.47Li0.06NbO3-0．05Ba（Zr1-xTix）O3体系无铅压电陶瓷,研究了该体系陶瓷的压电性能和微结构．研究结果表明,在1120℃、4h的烧结条件下,获得了致密性良好的陶瓷样品,并在x为0．95时性能达到最佳,其压电常数d33为133pC／N,机电耦合系数kp为0．34,机械品质因素Qm为148,介电常数εr为1138,介质损耗tanδ为0．017．     

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.     

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.     

过量Na+对(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷相组成及结构的影响

通过固相反应法预合成0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3(KNLN6)无铅压电陶瓷粉体。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对KNLN6试样进行性能表征。结果表明:按化学计量配比合成的KNLN6粉体中含有K3Li2Nb5O15(KLN)第二相;Na2CO3摩尔分数过量5%时,可有效地消除第二相KLN,从而获得单一钙钛矿结构的KNLN6粉体,同时,粉体的预烧温度降低了50℃;在1070℃下烧结2 h制备的Na2CO3过量5%的无铅压电陶瓷中,KNLN6晶体具有A位无序的单一正交钙钛矿结构,晶粒呈立方体状,平均尺寸约为10μm。     

复合法制备的(K0.48Na0.52)1-x（LiSb）xNb1-xO3无铅压电陶瓷性能研究

采用传统的固相反应法和普通的烧结工艺,分别制备了(K0.48Na0.52)1-x(LiSb)xNb1-xO3(x=0.055,0.060,0.065)和x=0.055,x=0.065按摩尔比1:1复合的无铅压电陶瓷样品(55-65),并对样品的压电、介电等性能进行了测试研究.实验结果表明:55-65不等同于x=0.060的组分,其压电性能远低于x=0.060的样品,进一步研究表明,相同烧结温度下,55-65样品的损耗较高,晶粒难以生长,相对较小,较小的晶粒可能在样品形变时产生的应力较大,这可能是55-65样品压电性能较低的原因.     

无铅Bi0．5（Na0．90-xKxLi0．10）0．5TiO3-NaNbO3压电陶瓷的微结构与电学性能

采用传统陶瓷工艺制备了Bi0.5（Na0.90-xKxLi0.10）0.5TiO3-NaNbO3无铅压电陶瓷,利用XRD、SEM等测试技术分析表征了陶瓷的结构、表面形貌、介电、压电与铁电性能．研究结果表明,该体系陶瓷具有单相钙钛矿结构,NaNbO3的引入使Bi0．5（Na0．90-xKxLi0.10）0.5TiO3体系的相界发生了移动;随着钾含量的增加,NaNbO3对体系性能的影响越明显．在室温下,该体系表现出较好的压电与铁电性能：压电常数d33和机电耦合系数kp分别达到174pC／N和29．6％,陶瓷样品表现出明显的铁电体特征,剩余极化强度达到33．4μC／cm^2．     

Lead-bismuth-free piezoceramics （Na0.5K0.44Li0.06）Nb0.95Sb0.05O3-Na5.6Cu1.2Sb10O29

Newly developed sintering aid Na5.6Cu1.2Sb10O29 (NCS) and lead-bismuth-free piezoceramics (Na0.5K0.44Li0.06) Nb0.95Sb0.05O3 (NKLNS) were prepared by the conventional solid state reaction. The effects of sintering aid NCS on the electrical properties of NKLNS were investigated. It was found that the addition of a proper amount of sintering aid NCS to NKLNS is effective not only on improving the density and the piezoelectric activity, but also on reducing the dielectric loss of NKLNS. The NKLNS doped with 0.4 mol% NCS has a piezoelectric constant d33 as high as 261pC/N and an electromechanical coupling factor k33 above 60%. These results show that NCS-doped NKLNS is a promising and practicable candidate for lead-bismuth-free piezoceramics.     

(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3-x(Bi_(0.1)La_(0.9))FeO_3无铅压电陶瓷的微结构与电学性能的研究

采用传统固相法制备了新型(1-x)B i0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-x(B i0.1La0.9)FeO3无铅压电陶瓷,利用XRD、SEM等测试技术表征了该陶瓷的晶体结构、表面形貌、压电和介电性能.研究结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯的钙钛矿固溶体.压电性能随x的增加先增加后减少,在x=0.005时压电常数及机电耦合系数达到最大值(d33=149pC/N,kp=0.270).     

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3纳米管阵列的制备及其电学性能研究

以乙醇铌、乙酸钾和乙酸钠为原料,乙二醇甲醚为溶剂,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)氧化铝(AAO)模板法制备K0.5Na0.5NbO3(KNN)纳米管阵列,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征KNN纳米管的物相、形貌和微观结构.研究表明,在700℃退火处理可获得结晶性较好,具有单斜钙钛矿结构的KNN多晶纳米管阵列.单根纳米管的外径约为200 nm,管壁厚约为20 nm.采用压电力显微镜(PFM)对单根KNN纳米管的压电性能进行表征,结果显示所制备的KNN纳米管具有明显的压电性能.     

A位非化学计量比对铌酸钾钠陶瓷极化程度的影响

研究了A位非化学计量比对铌酸钾钠陶瓷极化程度的影响。采用固相反应法制备了0.96K0.5+xNa0.5+xNbO3-0.04LiSbO3系无铅压电陶瓷,通过建立钙钛矿结构的极化模型,研究了x取不同值时,外加电场、温度对陶瓷极化及压电性能的影响。研究结果表明:A位适当过量的铌酸钾钠陶瓷极化时,对温度和电场没有强烈依赖性,可以使极化足够充分,能有效提高铌酸钾钠基陶瓷的压电性能;相反,A位不过量的铌酸钾钠陶瓷极化对温度和电场敏感,容易击穿,极化不充分,降低了铌酸钾钠基陶瓷的压电性能。     

BNT-BKT-BiCrO3压电陶瓷的压电性能和退极化温度

采用传统陶瓷制备方法,制备了一种新型无铅压电陶瓷材料(1-x-y)Bi0·5Na0·5TiO3-xBi0·5K0·5TiO3-yBiCrO3(简写为BNT-BKT-BC-x/y).研究了该体系陶瓷微观结构、压电性能和退极化温度的变化规律.结果表明:除x=0·18、y=0·025的组成析出第2相外,其他组成陶瓷均能够形成纯钙钛矿固溶体,陶瓷三方、四方共存的准同型相界(MPB)成分范围为x=0·18~0·21,y=0~0·02.在准同型相界成分附近该体系陶瓷压电性能达到最大值:d33=168pC·N-1,kp=0·326.采用平面机电耦合系数kp和极化相位角θmax与温度的关系确定的退极化温度基本相同,陶瓷的退极化温度随BC含量的增加一直降低,随BKT含量的增加先降低后升高.