Sb掺杂对0.96(K_(0.49)Na_(0.51))(Nb_(0.97-x)Ta_(0.03)Sb_x)O_3-0.04Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)ZrO_3无铅压电陶瓷结构与电性能的影响研究

采用固相法制备了0.96(K_(0.49)Na_(0.51))(Nb_(0.97-x)Ta_(0.03)Sb_x)O_3-0.04Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)ZrO_3(0.96KNNTS_x-0.04BNKZ x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)无铅压电陶瓷,研究了Sb掺杂量对0.96KNNTS_x-0.04BNKZ陶瓷相结构、微观结构和电性能的影响规律。X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)分析结果表明:0.96KNNTS_x-0.04BNKZ陶瓷具有纯钙钛矿结构,随着Sb掺杂量x的增加,陶瓷由正交-四方两相共存逐渐转变为四方相,在x≤0.01时,陶瓷为正交-四方两相共存的多型相转变(Polymorphic Phase Transition,PPT)结构,而当x≥0.02时,陶瓷则转变为四方相结构。在PPT向四方相转变的组成边界x=0.02处,陶瓷具有优异的电性能:压电常数d_(33)=345 pC/N,机电耦合系数k_p=39.2%,机械品质因数Q_m=51,介电常数ε_(33)~T/ε_0=1520,介电损耗tanδ=2.7%,剩余极化强度P_r=15.4μC/cm~2,矫顽场E_c=1.09 kV/mm,居里温度T_c=275℃。     

CuO掺杂对Ba_(0.96)(Bi_(0.5)K_(0.5))_(0.04)TiO_3陶瓷烧结行为和介电性能的影响

采用固相法制备了Ba0.96(Bi0.5K0.5)0.04TiO3-xCuO(x=0~0.05)陶瓷,通过XRD、SEM和阻抗分析仪等测试手段研究了CuO掺杂对Ba0.96(Bi0.5K0.5)0.04TiO3陶瓷烧结温度、相组成、显微结构和介电性能的影响。结果表明:在x=0~0.05掺杂浓度范围内,所有陶瓷样品均为钙钛矿结构,且没有第二相的生成。当x≤0.03时,CuO与Ba0.96(Bi0.5K0.5)0.04TiO3形成固溶体,Cu2+进入晶格取代Ti4+的位置。在x=0.02时,陶瓷样品的四方率c/a达到最大,居里温度TC最高为148.5℃。当x≥0.04时,过量的CuO在晶界处形成液相,显著降低烧结温度。当x=0.05时,烧结温度降为1275℃,由于液相的产生,陶瓷样品致密度提高,内部缺陷减少,介电损耗最小。在掺杂CuO的陶瓷样品中,介电常数先增大后减小,在x=0.01时达到最大。     

Sb掺杂K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷相结构和电学性能的研究

采用传统固相烧结法,在1060 ℃制备(K0.5Na0.5)Nb1-xSbxO3(KNNS,x=0、0.01、0.02、0.03和0.04)无铅压电陶瓷,研究了Sb掺杂对KNN陶瓷物相结构、微观形貌和电学性能的影响.研究结果表明:Sb可以取代钙钛矿结构中B位的Nb位置,Sb取代Nb的最大量为0.03≤x≤0.04,当x=0.04时产生杂相;通过XRD图谱分析表明,x=0时陶瓷为单一的正交相结构,0.02≤x≤0.03时为正交-四方相共存,x=0.04时转变为三方相结构.Sb的掺杂具有细化晶粒的作用,随着Sb含量的增加,晶粒平均尺寸减小,晶粒大小变得均匀,介电性能增强.     

溶胶-凝胶法制备Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3体系无铅压电陶瓷的研究

采用溶胶-凝胶法制备(1-x)Na0.5Bi0.5 TiO3-xK0.5Bi0.5TiO3体系无铅压电陶瓷.XRD分析表明,用溶胶-凝胶法可以在650℃下合成具有钙钛矿结构的(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xK0.5Bi0.5TiO3粉体,且在x=0.18～0.30之间存在三方-四方准同型相界(MPB).陶瓷的压电性能参数表明,该体系在MPB组成范围内具有最佳的压电性能:x=0.30时,压电常数d33达到最大值(d33=150 Pc·N-1),平面机电耦合系数kp与介电常数εH33T/ε0均在x=0.26时达到最大值,分别为36.7%和1107.     

Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BCZT)无铅压电陶瓷。借助XRD、SEM、阻抗分析仪等对该陶瓷的相组成、显微结构以及压电和介电性能进行了研究。结果表明,Fe2O3掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度Tc从85℃提高到95℃;当Fe2O3掺杂为0.02wt%～0.1wt%时,陶瓷样品均为ABO3型钙钛矿结构;少量Fe2O3掺杂促进了陶瓷晶粒的生长,但随着Fe2O3掺杂量进一步增加,陶瓷晶粒随之细化;当Fe2O3掺杂量为0.04wt%时,陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为400 pC/N,0.40,51,0.023和3482。     

CuO掺杂对0.99Bi0.47Na0.47Ba0.06TiO3-0.01KNbO3( BNBT-1％KN)压电陶瓷电学性能的影响

采用固相反应法制备了0.99Bi0.47Na0.47Ba0.06TiO3-0.01KNbO3+x mol％ CuO(x =0,0.25,0.5,1,2)(BNBT-1％ KN +x mol％CuO)无铅压电陶瓷.使用XRD、Agilent4294A精密阻抗分析仪等对该体系的结构、电学性能进行表征.结果显示所制备的压电陶瓷具有纯的钙钛矿结构;CuO掺杂能够对材料的电学性能有很大影响,少量掺杂能使铁电材料“硬化”.在x=0.5时,陶瓷样品的电性能达到:d33=170 pC/N,kp=24％,Qm=157,tanδ=2.1％,ε33=874;此外还发现少量的CuO还能提高BNBT-1％ KN的退极化温度,在x=0.5时陶瓷具有最高的温度稳定性,退极化温度Td达到99℃.     

CeO_2掺杂KNN-LiNbO_3无铅压电陶瓷的压电与介电性能研究

采用传统固相烧结法制备了0. 98K_(0. 5)Na_(0. 5)NbO_3-0. 02 Li NbO_3-x CeO_2(0.98KNN-0.02LN+x CeO_2)无铅压电陶瓷。研究了不同CeO_2掺杂含量(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04)对0.98KNN-0.02LN陶瓷显微结构和电学性能的影响。研究结果表明:当CeO_2掺杂含量从x=0.00到x=0.01和从x=0.02到x=0.03时,样品出现了正交-四方相转变。当x=0.00和x=0.02时,样品都处于正交与四方两相共存状态。CeO_2少量掺杂时Ce4+完全进入晶格,表现为"受主"掺杂的特性;而大量CeO_2掺杂时,有杂相的生成,主要起到烧结助剂的作用。样品在1080℃下烧结,当掺杂含量为x=0.02时取得最佳的综合性能:d33=104 p C/N,Qm=2201,kp=0.24423,εr=804.2,tanδ=8.748%。     

Sr和Nb复合掺杂Bi4Ti3O12基高温压电陶瓷的研究

采用传统固相法制备了Bi4Ti3O12 +0-91wt％Nb2O5+xwt％ SrCO3(BTNO-Sr,0.00≤x≤1.50)层状压电陶瓷,研究了Sr掺杂对BTNO系陶瓷微观结构与电性能的影响.结果表明所有样品均为单一的铋层状结构相陶瓷.适量引入Sr能使BTNO系陶瓷的晶粒尺寸细化与均一,表现出介电弥散性,并改善其压电、机电和铁电性能.当x=0.50时,样品性能最佳:相对密度p=98.8％,压电常数d33=22 pC/N,平面机电耦合系数kp=9.5％,机械品质因子Qm =4462,剩余极化强度Pr=13.01μC/cm2,居里温度Tc=620℃.此外,介电性能和热稳定性能研究显示材料x=0.50具有好的压电稳定性,适合于制备高温高频压电器件.     

K4CuNb8O23掺杂对K0.44Na0.52Li0.04Nb0.86Ta0.10Sb0.04O3压电陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了K0.44Na0.52Li0.04Nb0.86Ta0.10Sb0.04O3+xmol%K4CuNb8O23(0≤x≤2)(简称LF4-KCN)无铅压电陶瓷,使用XRD、SEM、Agilent4294A精密阻抗分析仪等对该体系的相组成、显微结构、压电及介电等性能进行表征。XRD分析表明,随着KCN含量的增加,室温时样品由四方相向正交相转变,且当x≥1时,出现K6Li4Nb10O30杂相。SEM分析表明,掺入KCN后,样品晶粒尺寸减小,晶粒轮廓清晰。随着KCN含量的增加,在100℃附近的介电常数温度曲线上出现第二介电常数极大值,即正交→四方铁电相变温度TO-T,同时居里温度TC向低温方向移动。KCN掺杂量对LF4的电性能有很大影响,表现为"硬性"掺杂,其压电常数d33,平面机电耦合系数kp,1kHz频率下的介电损耗tanδ和介电常数εr均随着KCN含量的增加而降低,而机械品质因素Qm整体提高,样品的密度也显著增大。     

烧结温度对Ca_(0.9)(NaCe)_(0.05)Bi_2Nb_2O_9无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备了Ca_(0. 9)(Na Ce)_(0. 05)Bi_2Nb_2O_9铋层状无铅压电陶瓷。采用XRD、SEM、EDS及相关电学性能测试系统表征了样品的晶体结构、断面形貌、元素组成以及介电、压电、铁电等性能,探究不同烧结温度对于陶瓷性能的影响。结果表明:当烧结温度为1150℃时,样品的晶体结构单一均匀,呈现片层状结构,致密性较好,压电常数高达17 p C/N,介电损耗仅为0. 42%,居里温度为908℃,并且具有很好的温度稳定性,说明固相反应法制备的Ca0. 9(Na Ce)0. 05Bi2Nb2O9压电陶瓷最佳烧结温度为1150℃。