(K0.5Na0.5)NbO3无铅压电陶瓷的制备及性能研究

目的制备(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)无铅压电陶瓷并研究其结构和性能。方法采用传统固相法,用XRD,SEM等手段对KNN无铅压电陶瓷材料的相结构和显微形貌进行了表征。结果KNN压电陶瓷材料为单一的正交晶系的钙钛矿结构。对KNN无铅压电陶瓷的电性能测试表明,KNN陶瓷具有高的压电常数d33=127 pC/N,高的机电耦合系数Kp=0.41,高的温度Tc=428℃和低的介电损耗tanδ=0.028(10 kHz)的优点;KNN陶瓷存在着饱满的电滞回线,其剩余极化率Pr为18.8μC/cm2,其矫顽场Ec为9.65 kV/cm;所得的陶瓷的密度和电性能要远优于用同样制备方法和烧结方式所得的陶瓷的性能,并且也优于用等静压工艺所得的陶瓷的性能。结论KNN陶瓷是高频压电器件较理想的备选材料之一。     

K0.5Na0.5NbO3陶瓷的冷烧及其介电与铁电性能

结合普通球磨与高能球磨法,制备了具有纯相、平均粒度约100 nm的K0.5 Na0.5 NbO3前驱粉体,前驱粉体加入一定量的去离子水作为液相,采用冷烧并退火工艺制备具有简单组成的K0.5 Na0.5 NbO3陶瓷.研究了冷烧温度、冷烧时间、压力等对冷烧试样物相和致密性的影响,对冷烧试样在不同温度进行退火,研究了退火温...     

BCZT-KNN无铅压电陶瓷的制备及其介电性能研究

采用固相合成法制备了(Na0.5K0.5)NbO3(KNN)掺杂的(Ba0.92Ca0.08)(Ti0.95Zr0.05)O3(BCZT)陶瓷.研究了KNN掺杂量对BCZT物相结构、晶粒生长和介电性能的影响.XRD结果表明BCZT-xKNN陶瓷可形成单一钙钛矿结构的固溶体,Nb5+离子取代Ti4+位,Na+,K+取代Ba2+位,并在晶界处发生偏析,从而使得烧结温度降低,介温峰变宽.KNN固容量的增加直接影响陶瓷微观结构、晶粒尺寸和介电性能,并且在KNN固容量为4%时陶瓷具有明显弛豫现象和最大介电常数(’ε=6 000).     

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。     

掺杂Ca^2＋和Mg^2＋对SBN陶瓷介电性能的影响

以分析纯的碳酸锶、碳酸钡、碳酸钙、氧化镁和五氧化二铌为原料,采用固相法制备掺杂Ca(Mg)的Sr0.5Ba0.5Nb2O6陶瓷材料.采用X射线衍射仪、扫描电镜和阻抗分析仪,研究掺杂样品的相组成、微观组织和介电性能.研究结果表明,Ca2+掺杂量≤0.23 mol时,Ca2+取代钨青铜结构中A位的Sr2+和Ba2+,随Ca掺杂量的增加,SBN晶格常数逐渐减小.介电温谱曲线显示:在150℃和330℃处出现介电双峰;当Ca2+掺杂量≥0.28 mol时,出现第二相CaNb2O6,此时对应(Sr,Ba,Ca)Nb2O6的介电峰逐渐消失.Mg掺杂的所有陶瓷样品,XRD谱呈现SBN50与MgNb2O6两相共存的情形.在150℃和310℃处同样出现介电双峰,随着Mg掺杂量增加,介电峰为1个单峰,并移向低温.     

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．     

复合掺杂BaTiO3基介电陶瓷的介电性能研究

本文采用溶胶．凝胶法，制备了单独掺杂稀土元素饵及复合掺杂锶、铒的钛酸钡基介电陶瓷粉体．XBD物相分析表明：主晶相为四方相．同时本文也研究了组成对介电性能的影响，单独掺杂饵时，饵最佳掺杂比例为5‰，介电常数达到最大值4130；复合掺杂锶、饵时，锶为10％，饵最佳掺杂比例为6‰，介电常数达到最大值5419．结果表明：复合掺杂较单独掺杂效果好，更能改善钛酸钡陶瓷的介电性能．     

NaNbO_3-SrTiO_3陶瓷介电性能的研究

在正常铁电体NaNbO3中掺入SrO和Ti O,用传统的固相反应法制得(1-x)NaNbO3-xSrTi O3陶瓷,并测量其介电性能.发现掺入SrO和Ti O后,样品发生了明显的铁电相变,还发现随着掺杂量的增加,相变温度明显下降,介电峰值增大.烧成的样品显示了单一的相结构.     

钙掺杂对PMN-PT陶瓷介电性能的影响

采用二次合成法制备了0.68PMN-0.32PT-xCa陶瓷,研究了掺钙离子0.68PMN-0.32PT陶瓷介电性能的影响.结果表明,钙含量每增加1%,相变温度向低温方向移动11.5℃,且具有较好的线性规律.介电峰在掺钙为5%时达到最大值.随着钙供应量的增加,相变弥散性逐步增大,温度稳定性逐步变得较好.     

Li2CO3掺杂0.98(K0.5Na0.5)NbO3-0.02AETiO3陶瓷的介电与压电性能

采用常规电子陶瓷工艺,制备了1.0% Li2CO3掺杂的0.98(K0.5 Na0.5)NbO3-0.02AETiO3(AE=Mg、Ca、Sr和Ba)陶瓷(NKN-AET-Li).X射线衍射图谱(X-ray diffraction:XRD)显示所有样品均为钙钛矿结构,其中NKN-CaT-Li争NKN-SrT-Li陶瓷在室温下为正交-四方共存相,同时具有高的相对密度(＞96%);Li2CO3的掺杂提高了NKN-AET-Li陶瓷的居里温度(Tc≥400℃),并明显降低了其正交-四方相变温度To-t; NKN-CaT-Li和NKN-SrT-Li陶瓷室温下具有比较高的压电性能(d33=197 pC/N,243 pC/N;kp=0.32,0.34),并且其介电及压电性能在50～200℃温度范围内均表现出优良的热稳定性.     

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-LiSbO_3-BiMnO_3无铅压电陶瓷的常压烧结与压电性能

采用传统的无压固相烧结法工艺制备微量掺杂0.2%(摩尔分数)BiMnO3(BM)的0.95K0.5Na0.5NbO3(KNN)-0.05 LiSbO3(LS)陶瓷,并研究烧结保温时间对陶瓷的结构与压电、介电性能的影响规律。研究结果表明,随烧结保温时间的延长,陶瓷的压电常数d33和机电耦合系数kp先显著升高,当保温时间为7 h时,趋于稳定,介电常数εr也随保温时间的延长而升高;机械品质因数Qm和介电损耗tanδ则一直降低。在1 100℃保温烧结9 h时,陶瓷具有最好的电性能:压电常数d33=228 pC/N,机电耦合系数kp=43%,机械品质因数Qm=55,介电损耗tanδ=0.017 8;随保温时间的延长,陶瓷的相转变温度θo-t有所降低,居里温度θc则明显升高。所有陶瓷样品在35～200℃内的介电损耗tanδ均有小于0.02。     

制备工艺对织构化0.94(Na0.5K0.5)NbO3-0.06LiNbO3无铅压电陶瓷结构及性能的影响

采用两步法烧结工艺制备高织构化的0.94(Na0.5K0.5)NbO3-0.06LiNbO3(简称为KNLN6)无铅压电陶瓷。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、铁电测试系统和准静态分析仪研究制备工艺对织构化KNLN6陶瓷显微结构和铁电压电性能的影响,并确定最佳的极化工艺。结果表明:随着第一步烧结温度的提高,织构化KNLN6压电陶瓷有序度逐渐提高,晶粒尺寸逐渐变大,矫顽场(Ec)逐渐降低,剩余极化强度(Pr)先增加后降低。当极化条件为极化电压25 kV/cm、极化温度80℃、极化时间15 min时,在1 180℃保温5 min,然后在1 000℃保温10 h的高织构化KNLN6陶瓷的压电常数(d33)达到282 pC/N,较之前文献报导提高20%。     

Influence of sintering temperature on the structure and piezoelectric properties of ZnO-modified (Li, Na, K)NbO3 lead-free ceramics

ZnO-modified (Li, Na, K)NbO₃ lead-free ceramics with a nominal composition of Li_0.06(Na_0.535K_0.48)_0.94NbO₃+0.7mol% ZnO (LNKN-Z₇) was synthesized normally at 930?C1000°C. The Zn ions incorporated into the A-site at a higher sintering temperature, which changed LNKN-Z₇ to soft piezoelectric ceramics with the mechanical quality factor decreasing from 228 to 192. A phase transition from tetragonal to orthorhombic symmetry was identified by XRD analysis, and the corresponding calculation of lattice parameters was conducted at 970?C980°C. Because of such transitional behavior and fine microstructure, the optimized values of piezoelectric coefficient, planar electromechanical coupling coefficient, and relative dielectric constant were obtained.     

Improvement in the piezoelectric temperature stability of （K0.5Na0.5）NbO3 ceramics

Through an analysis of the temperature stability of(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)based ceramics and KNN solid solutions,we propose a method to enhance the temperature stability of KNN materials.These materials are valuable for their piezoelectric properties.To verify the feasibility of this method,0.9(K1-xNax)NbO3-0.06LiNbO3-0.04CaTiO3(KNLN-CaTiO3)ceramics were designed,and their structure and properties were studied.The results show that KNLN-CaTiO3(x=0.54)ceramics have a good temperature stability over a wide temperature range(25-320°C).Also,they have good piezoelectric properties(d33=152 pC/N in x=0.54).This result confirms the feasibility of our proposed solution for improving the piezoelectric properties of KNN-based ceramics that have poor temperature stability.     

Bi0.5Na0.5TiO3无铅压电陶瓷的结构有序化控制

以片状SrTiO3晶粒作为模板,使用模板晶粒生长法(TGG)控制制备[001]取向的有序化Bi0.5Na0.5TiO3压电陶瓷,同时研究了过量Bi2O3、烧结温度以及掺MnO对Bi0.5Na0.5TiO3有序度的影响.研究结果表明,过量Bi2O3的最佳掺入量为BNT粉料质量的1%;1190℃是合适的烧结温度,在1190℃下,BNT-1试样的有序度相对较高,有序度为88.2%;MnO的加入有效地提高了试样的有序度,并且降低了试样的烧结温度,同时也使得烧结温度范围变窄.在烧结温度为1170℃下,掺质量分数为0.3% MnO的BNT-1试样的有序度为91.1%.     

(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.     

添加过量Na_2CO_3对(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3无铅压电陶瓷结构和电学性能的影响

钛酸铋钠基陶瓷中含有易挥发性Na+,为研究Na+含量对钛酸铋钠基陶瓷结构和电学性能的影响,采用传统固相反应法制备了(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3+xwt.%Na2CO3(记为BN6BTxNa,x=0、0.5、1、2)无铅压电陶瓷。研究了添加过量Na2CO3对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的烧结性能、晶体结构、显微结构、压电性能、介电性能和铁电性能的影响。发现在1 180℃烧结的陶瓷均具有纯钙钛矿结构,陶瓷的晶粒尺寸随Na2CO3含量不同而改变。钛酸铋钠基陶瓷的结构和电学性能与Na+含量密切相关。研究结果表明:1 180℃烧结的x=1组分陶瓷具有最大的体密度(5.73g/cm3),最大的压电常数(88pC/N),较高的剩余极化强度(25.5μC/cm2)和较低的矫顽场(27.5kV/cm)。     

Ca(Sm0.5Nb0.5)O3介质陶瓷的微波烧结

通过改变微波烧结温度和保温时间,优化Ca( Sm0.5 Nb0.5) O3 (CSN)陶瓷的微波烧结工艺,用X线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和微波网络分析仪等对试样进行表征.从相组成、显微结构及微波介电性能等方面对微波烧结试样与常规烧结试样进行对比分析.结果表明:微波烧结可大幅降低CSN的烧结温度,促进试样的致密化,其物相组成和传统烧结试样无明显差别;微波烧结还可以改善CSN陶瓷的微波介电性能,在1 375℃微波烧结30 min可获得优异的微波介电性能,介电常数(εr)=20.08,品质因数(Q×f)=37.03 THz,谐振频率温度系数(Tf)=-10.2×10-6℃-1.