锆钛酸钡钙压电陶瓷的晶粒尺寸效应研究进展

锆钛酸钡钙无铅压电陶瓷具有可与锆钛酸铅媲美的压电性能,受到国内外广泛关注.晶粒尺寸是影响锆钛酸钡钙陶瓷电性能的重要因素,其晶粒尺寸效应已成为研究的热点.为此,综述了粉体制备方法、烧结方法、烧结温度和保温时间对锆钛酸钡钙陶瓷的晶粒尺寸及其电性能的影响,并提出了研究中亟待解决的问题.     

烧结温度对Cao.9(NaCe)0.05Bi2Nb2O9无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备了Ca0.9(NaCe)0.05Bi2 Nb2 O9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 pC/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(NaCe)0.05Bi2Nb2O9压电陶瓷最佳烧结温度为1150℃.     

高温无铅BaTiO_3-(Bi_(1/2)Na_(1/2))TiO_3正温度系数电阻陶瓷阻抗和介电谱分析

采用固相反应法制备了Y2O3施主掺杂的92 mol%BaTiO3-8 mol%(Bi1/2Na1/2)TiO3(BBNT8)高温无铅正温度系数电阻(positive temperature coe?cient resistivity,PTCR)陶瓷.利用透射电镜观察材料的显微结构,发现陶瓷的显微结构主要包括晶粒和晶界两部分,观察不到明显的壳层结构.进一步利用交流阻抗谱研究了陶瓷的宏观电学性能,发现陶瓷的总电阻是晶粒和晶界两部分的贡献,而晶粒电阻很小,在居里温度以上变化不大,材料的PTCR效应主要是晶界部分的贡献.当温度高于居里温度时,随着温度的升高,晶界介电常数逐渐减小,导致势垒增加,晶界电阻增大,从而产生正温度系数效应.最后,通过测试材料的介电频谱特性,研究计算了陶瓷的室温电阻率.     

无铅四方相钙钛矿短周期超晶格压电效应机理研究

超晶格压电行为与内部正离子之间的内在联系尚缺乏相关的研究.本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三种无铅四方相钙钛矿铁电超晶格(BaTiO_3/SrTiO_3,KNbO_3/KTaO_3和BaTiO_3/KNbO_3)中A,B位正离子对整体的极化和压电贡献.通过计算超晶格不同轴向应变条件下原子结构和Born有效电荷,获得了超晶格和各个正离子的极化值和压电系数.结果表明,在轴向压缩应变条件下(-0.15—0 A),无铅超晶格中的正离子位移D(A)和D(B)受到抑制,在拉应变时位移才显著增大,因此极化和压电行为不明显.在轴向拉伸应变作用下(0—0.15 A),无铅超晶格中各原子的极化贡献显著增大,特别是B位原子Ti,Nb和Ta的极化贡献使得总的极化强度也显著提高,并当拉应变达到一定值,超晶格才会出现明显的压电行为.无铅超晶格的极化和压电行为主要由B位正离子贡献.     

Effects of Li Substitution and Sintering Temperature on Properties of Bi0.5（Na,K）0.5TiO3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics

Bi0.5 （Na0.72K0.28- x Lix ）0.5 TiO3 （BNKLT- 100x） lead-free piezoelectric ceramics are synthesized by conventional solid state sintering techniques. The dielectric and piezoelectric properties of the BNKLT-100x ceramics as a function of Li content are systematically investigated. It is found that not only Li content but also the sintering temperature has a strong effect on the piezoelectric properties of BNKLT. The piezoelectric constant d33 Of BNKLT varies from 120 to 252pC/N in the Li content range from 0.03 to 0.16. In the sintering temperature range from 1080 to 1130℃, the d33 value of BNKLT-6 changes from 200pC/N to 252pC/N. The BNKLT-6 sample sintered at 1100℃ has the highest piezoelectric constant d33 of 252pC/N, with the electromechanical coupling factors kp of 0.32 and kt of 0.44.     

微合金化对Sn-9Zn合金湿润性、氧化性和凝固性能的影响

低熔点合金Sn-9Zn在无铅焊料中引人注目。然而，它与铜焊接的湿润性却很低，因此，它的应用受到很大限制。在合金中添加1％的稀土(如La和Ce，稀土Y，纯P，Al，Mg及Ti元素)对Sn-9Zn合金与铜焊接时影响其润湿性、氧化性和凝固性有待检验。本文实验表明，添加Al和Ti对湿润性有害，添加Mg，Y元素有稍好的改善，而添加稀土和P却有明显的改善，其氧化性也随添加稀土而增加，而添加P影响不大，凝固的Sn-9Zn合金表面粗糙，而Sn-37Pb却很光滑。     

脉冲激光沉积BNT和KNN系陶瓷薄膜的比较研究

利用脉冲激光沉积技术(PLD),在不同的制备工艺条件下,分别在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)系列的Bi0.5(Na0.7K0.2Li0.1)0.5TiO3(BNKLT)和K0.5Na0.5NbO3(KNN)系列的Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3(KNNLT)无铅压电陶瓷薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的晶体结构及表面形貌进行了比较研究.研究结果表明:薄膜的衬底温度、沉积室的氧气压力和薄膜的热处理温度对BNT和KNN薄膜结构和形貌都有较大影响,且影响程度不同;在最佳制备工艺参数下,利用PLD制备的BNT和KNN无铅压电陶瓷薄膜都具有精细的表面结构.     

多效应铌酸钾钠基透明铁电陶瓷的制备及性能

透明铁电陶瓷是一类具有电光效应的功能陶瓷,由于其兼具传统陶瓷耐高温、抗腐蚀、高硬度以及优异的机械性能等特性,从而成为光电领域中的关键材料.而当前应用较多的是对环境危害较大的铅基透明铁电陶瓷,因此开发兼具光效应和电效应的无铅透明铁电陶瓷成为研究热点之一.本文在铌酸钾钠基无铅压电陶瓷掺杂改性研究的基础上,采用传统的固相合成法,制备了铌酸钾钠基无铅透明铁电陶瓷(K0.5Na0.5)0.94–3x Li0.06Lax Nb0.95Ta0.05O3 (KNLTN-Lax; x=0, 0.01, 0.015, 0.02),并对其晶体结构、微观形貌、透过率和电学性能进行了研究分析.研究结果表明, La3+掺杂提高了铌酸钾钠基陶瓷的透过率,掺杂量x=0.02的陶瓷样品在可见光范围透过率达到50%,在红外光附近的透过率则接近60%. La3+掺杂量x=0.01时压电常数(d33)达到110 pC/N,机电耦合系数(kp)达到0.267.此外陶瓷样品具有明显的铁电体特征,居里温度高于400℃,呈现出理想的驰豫铁电体特征,是一种有望取代铅基透明铁电陶瓷的环境友好型无铅透明铁电陶瓷.