微波烧结法制备Fe2O3掺杂0.55PNN-0.45PZT压电陶瓷及性能

 微波烧结是一种新型、高效的陶瓷烧结工艺,具有升温速度快、节能省时、改善微观结构以及降低烧结温度等特点.本文采用微波烧结工艺制备了Fe₂O₃掺杂的0.55Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-0.45Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃(简写为0.55PNN-0.45PZT)压电陶瓷,烧结温度为1200℃、保温时间为2h.利用X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、阻抗分析仪及铁电分析仪等测试表征方法,研究了Fe₂O₃掺杂对陶瓷的结构、介电以及压电性能的影响.结果表明,所有陶瓷样品均为钙钛矿结构,随着Fe₂O₃掺杂量的增加,压电和介电性能呈先增加后减小趋势.当Fe₂O₃掺杂量为0.8%(质量分数)时,陶瓷达到最优电学性能：压电常数(d₃₃)、平面机电耦合系数(k_p)、相对介电常数(ε_r)和介电损耗(tanδ)分别为d₃₃=520pC/N,k_p=0.51,ε_r=4768,tanδ=0.026.     

BiFeO3掺杂Pb（In1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3陶瓷的制备与磁电性能研究

以固相合成法制备了铁酸铋（BiFeO₃,简称BFO）掺杂的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅（Pb（In_1/2Nb_1/2）O₃-Pb（Mg_1/3Nb_2/3）O₃-PbTiO₃,简称PIN-PMN-PT）多铁性陶瓷材料,X射线衍射（XRD）测试结果表明：样品具有钙钛矿结构,电滞回线显示其铁电性良好,剩余极化值（P_r）可达18 μC·cm^-2.由于BiFeO₃掺杂后,样品电矩减小,氧空位增多,使其铁电畴翻转困难,样品的电性能略有下降,但是其磁性能随BiFeO₃掺入量的增加而逐渐增强,且样品居里温度（T_m）为200℃左右.该材料在电磁学领域有望成为具有应用前景的多铁性材料.     

PZT—BF—SCN系压电陶瓷的烧结和电性能

本文研究了PZT—BF—SCN系压电陶瓷中的第四组元SCN对该系统烧结和电性能的影响。发现SCN能明显降低系统的烧结温度,改善系统的电性能。随着SCN量的增加,系统的介电常数增加,tgδ减小,且K_p和Q_m能同时出现最大值。     

锰、钴掺杂PBSZT压电陶瓷性能的研究

为制备大功率低损耗压电陶瓷材料,对铅基压电陶瓷材料Pb0.9Ba0.05Sr0.05(Sn1/3Nb2/3)0.06(Zn1/3Nb2/3)0.06Ti0.44Zr0.44O3 0.5wt%Sb2O3(质量分数,下同)进行掺杂改性研究,结果表明钴最好的掺杂量为0.3wt%~1.0wt%,此时陶瓷可得到较好的综合性能。0.5wt%锰掺杂可得性能为介电损耗tanδ=0.47%、机械品质因素Qm=2065、机电耦合系数Kp=0.515、压电常数d33=322、介电常数εr=1470。在适量的钴和锰同时掺杂时可得到更低的介电损耗(0.45%)和较好的压电性能,表明同时掺杂可最优地降低介电损耗。     

低温烧结PZT压电陶瓷的研究

对ＰＺＴ压电陶瓷的低温烧结进行了研究。实验发现，在ＰＺＴ陶瓷中添加少量低 熔玻璃（ｘＢ２Ｏ３－чＢｉ２Ｏ３－ｚＣｄＯ）可使烧结温度从１２５０℃降低至９６０℃。其性能参数： Ｋｐ≥０．５２～０．５６，Ｑｍ≥１０００，ε３３Ｔ／ε０＝８００～１２００， ｔｇδ≤５×１０－３．借助于扫描电镜 （ＳＥＭ）、电子探针微区分析（ＥＰＭＡ）、Ｘ光光电子能谱分析（ＸＰＳ）和体积烧缩速率的 测量，对陶瓷显微结构、烧结机理和添加剂的作用进行了讨论，所研制的低温烧结瓷料 巳用于制备独石压电陶瓷变压器，其空载交流升压比可高达 ９ ０００以上。     

CeO2掺杂KNN-LiSbO3无铅压电陶瓷的压电性能研究

利用传统固熔烧结法研究了Ce掺杂的95KNN-5LiSbO3无铅压电陶瓷（简称KNN-LS）的微观结构、压电性质、老化率和防潮性能。实验结果显示,掺杂CeO2对KNN-LS陶瓷在烧结温度、质量损耗、压电性质和微观结构有特殊的影响规律,本文从微观反应机理上对其做了解释。成功制备出高压电常数（255pC/N）、高致密度（98.1%）、低老化率和高防潮性能的无铅压电陶瓷样品,表明这是一种很有应用潜力的无铅压电材料。     

PBSZT大功率压电陶瓷烧结工艺

为制备大功率低损耗压电陶瓷材料,对改性锆钛酸铅压电陶瓷Pb0.9Ba0.05Sr0.05(Sn1/3Nb2/3)0.06(Zn1/3Nb2/3)0.06Ti0.44Zr0.44O3 0.5 % Mn(NO3)2 x %Sb2O3 (PBSZT) 的烧结工艺进行比较研究,x取值为0.1,0.2,0.3和0.4.结果表明:体系以质量分数为0.1 %的Sb2O3掺杂,并以300 ℃/h的升温速率,在1 250 ℃处保温3 h完成烧结,制备出的陶瓷综合性能最佳.其介电损耗为0.47 %、机械品质因素为2 251、机电耦合系数为0.538、压电常数为336 pC*N-1、介电常数为1 897,可满足大功率器件应用的要求.     

锆掺杂对Ba0.5Sr0.5Nb2O6陶瓷铁电性能的影响

采用部分共沉淀法制备了纯相及锆掺杂的Ba0.5Sr0.5Nb2O6无铅铁电陶瓷,研究了其相组成、致密度及铁电性能。结果表明,适量的掺杂锆,并引入SiO2为烧结助剂,可制备出致密、单一的钨青铜Ba0.5Sr0.5(ZrxNb1-x)2O6陶瓷。随着Zr4+掺杂量的增加,陶瓷的矫顽场Ec有所降低,剩余极化强度Pr和饱和极化强度Ps均减小。     

烧结温度对PMSZT压电陶瓷相结构和机电性能的影响

采用固相合成法制备了三元系压电陶瓷Pb_(0.98)Sr_(0.02)(Mn_(1/3)Sb_(2/3)),(Zr_(0.5) Ti_(0.5)_(1-x)O_3(0相似文献   

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。     

大功率锆钛酸铅压电陶瓷A位置换的研究

为制备大功率低损耗压电陶瓷材料,对锆钛酸铅压电陶瓷材料进行了A位置换的比较研究.实验结果表明:采用摩尔分数为5%的Sr进行A位置换,制备的陶瓷具有较低的介电损耗和较优的压电性能;而采用摩尔分数为5%的Ba置换,陶瓷则具有较大的介电损耗.采用摩尔分数为5%的Ba和5%的Sr的复合置换,陶瓷能获得较好的综合性能,其性能指标tajnδ,Qm,KP,d33和εr分别为0.47%,2 065,0.515,322 pC/N和1 470,适合于大功率器件的应用.     

La2 O3掺杂对BaBi4 Ti4 O15陶瓷压电性能的影响

采用传统固相烧结工艺制备了La掺杂量分别为0,0.1,0.25,0.5 mol的BaBi4Ti4O15 (BBT) 压电陶瓷.通过SEM和XRD分析了BBT陶瓷的表面形貌和物相结构;用介电常数测试仪(LCR)和准静态d33测试仪分别测量了陶瓷的介电常数,介电损耗和压电常数.结果表明:A位La掺杂并未改变BBT陶瓷的晶体结构; 虽然随着La掺杂量的增加(从0～0.5 mol),陶瓷的烧结温度有所提高(从1120℃提高到1150℃),然而它拓宽了BBT陶瓷的烧结温区(从20℃提高到50℃),并细化了陶瓷晶粒; La掺杂量为0.1时,BBLT陶瓷的压电常数比未掺杂的陶瓷增大了将近一倍(13pC/N),同时,与其它掺杂量的BBLT陶瓷相比,该掺杂量的BBLT陶瓷具有同频率下最大的介电常数及最小的介电损耗.     

固相烧结法和反应烧结法制备G-La2Si2O7陶瓷的微波介电性能

采用反应烧结法和传统固相反应法制备G-La2Si2O7陶瓷样品,并探究两种不同制备方法对G-La2Si2O7陶瓷的烧结性能、微观形貌、微波介电性能的影响.结果表明:传统固相法制备的G-La2Si2O7陶瓷性能优于反应烧结法制备材料,反应烧结法制备G-La2Si2O7陶瓷样品最佳的烧结温度为1 430℃,相对密度为90%,微波介电性能为:εr=12.50,Q×f=26 594GHz,τf=-23.99×10-6/℃.传统固相反应方法制备的G-La2Si2O7陶瓷样品最佳的烧结温度为1 415℃,相对密度为96.52%,微波介电性能为:εr=13.327,Q×f=33 900GHz,τf=-34.9×10-6/℃.     

五元系PMMSN压电陶瓷材料及其低温烧结

设计并研究了一种新型五元系压电陶瓷材料Pb(Mg1/3Nb2/3)a(Mn1/3Nb2/3)b(Mn1/3Sb2/3)cZrdTieO3(PMMSN).以材料的准同型相界附近的组成为研究对象,采用普通合成法、不同合成路径的先驱体法进行材料合成,通过添加低温烧结促进剂实现低温烧结,并研究其对材料性能的影响.结果表明,三组元复合先驱体法合成材料的性能最佳,1100℃烧结样品的性能参数为Qm=1916,kp=0.56,d33=326pC/N,ε33T/ε0=1349,tanδ=0.0043.添加Si O2,CdO可使材料烧结温度降低到850℃～950℃,且基本保持了材料的特性,在低温共烧叠层功率型压电陶瓷器件方面显示出好的应用前景.     

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.     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3无铅压电陶瓷制备及性能

研究了不同烧结制度下的NBBT6陶瓷的致密度、介电和压电性能.870℃左右预烧,可以得到致密且压电和介电性能较好的陶瓷(d33=107 pC/N.∈r=750,tanδ为3.23%).通过相应的粒度分析可知,提高预烧温度对粒度的影响不太大,但可用于湿法制备工艺中的原材料制备,解决湿法工艺中材料易被极性水分子解离而影响材料组分的问题.加入少量的BaTiO3到NBT中形成NBT-BT的固溶体,通过对压电介电性能及XRD的分析可知.当质量分数x=0.06时.(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3晶体结构出现由三方相到四方相的转变,此时的性能达到最大值(d33=114 pC/N,∈r=1 173.tanδ为3.4%).     

PZT掺杂Ba(Cu1/2W1/2)O3的压电陶瓷的性能研究

采用固相合成法制备了(1-xmol％)PZT—xmol％Ba(Cu1／2W1／2)O3三元体系压电陶瓷，研究了三元体系内Ba(Cu1／2W1／2)O3的掺杂比例x对材料的压电性能和介电性能的影响；讨论了Ba^2 、Cu^2 、W^6 离子对PZT压电陶瓷进行改性的作用机理；通过XRD和SEM测试手段，分析了物相组成和微观结构与材料性能的关系，发现合成的PZT材料均为钙钛矿结构，显微分析表明晶粒发育良好，其尺寸大约在3．5μm之间；实验结果表明，配方为0．95PZT-0．05Ba(Cu1／2W1／2)O3压电陶瓷的d33可达605pC／N，材料的机电耦合系数Kp约为0．4，材料机械品质因数均低于100，但相对介电常数εr由544提高到1400。     

微波烧结Y2O3-ZrO2陶瓷的特异性

用微波和常规方法烧结了Y2O3掺杂量为2%(摩尔分数)的ZrO2陶瓷(2Y-TZP陶瓷).用X-射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观测了材料的相组成和显微结构,同时研究了材料的致密性和力学性能.结果表明尽管微波烧结的样品平均晶粒尺寸比临界晶粒尺寸大很多,但其四方相的含量却比常规烧结的样品多;微波烧结的2Y-TZP陶瓷抗弯强度较高.     

Mn掺杂对PLZT陶瓷制备及性能的影响

通过水热法制备Mn掺杂的PLZT陶瓷.采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分别对陶瓷进行微观结构和表面形貌的分析.结果表明,制备得到的PLZT室温下是纯四方相晶体,Mn掺杂会增强PLZT的四方对称性,而过多的Mn掺杂会抑制晶粒长大.介电性能测试表明,该陶瓷体系具有明显的弥散相变特征,Mn掺杂会使PLZT的居里温度降低,一定量Mn掺杂会增大介电常数,但损耗也明显增加.     

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．