鈮酸鈉鉀基無鉛壓電陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠法制備了(Na0.474K0.474Li0.052)Nb0.948S b0.052O3(簡稱0.948KNN-0.052LS或KNN-LS)粉體并燒結成瓷，并研究微調K、Na的過剩量以及Cu、Zn復合燒結助劑的摻量對KNN-LS無鉛壓電陶瓷結構性能規(guī)律的影響。
　　研究采用溶膠-凝膠法制備KNN-LS前驅體溶膠時的最佳PH，最合適絡合劑及草酸、乙二醇、聚乙二醇的最佳用量比，發(fā)現草酸比檸檬酸在絡合Sb離子時更有優(yōu)勢

2、，調節(jié)PH介于2.5-3.0，聚乙二醇加入量為1wt％時，草酸與鈮的摩爾比為3∶1，草酸與乙二醇的摩爾量比為1∶2時，陶瓷樣品各項性能最佳。
　　在此基礎上采用溶膠-凝膠法制備了KNN-LS壓電陶瓷，確定其最佳燒結溫度為1030℃。并添加過量K、Na元素于KNNLS壓電陶瓷，即制備(Na0.474K0.474Li0.052)Nb0.94aSb0.052O3-xNa2CO3,(Na0.474K0.474Li0.052)Nb0.948

3、Sb0.052O3-yK2CO3（簡稱KNNLS-xNa2CO3、KNNLS-yK2CO3），研究過量K、Na的添加對其壓電（壓電應變常數d33和機電耦合系數Kp等）和介電性能（介電常數和介電損耗等）的影響規(guī)律，并確定最佳過剩量。
　　隨著Na過剩量的增多，KNNLS陶瓷的XRD衍射峰強度出現先增強后減弱的現象，其相結構出現從四方相向正交相轉變的結構特點，且壓電常數d33、介電常數εr均呈現先增大后減小的趨勢，介電損耗先減小后增大

4、;當Na的過剩量為2mol％時衍射峰最尖銳，其壓電常數d33達到最大98.1 pC/N，εr達到最大609(f=1KHz)，tanδ達到最小0.0715(f=1KHz)。
　　隨著K過剩量的增加，沒有明顯的相轉變結構特征，其壓電常數d33、介電常數εr呈現先增大后減小的趨勢，介電損耗呈現先減小后增大的趨勢;當K的過剩量為1mol％時衍射峰最尖銳，其d33達到最大95.5pC/N，εr為最大613(f=1KHz)，tanδ為最小0.

5、1193(f=1 KHz)。這說明過量Na、K的摻入補償了其揮發(fā)，一定程度上改善了材料的性能。
　　添加少量Cu、Zn復合助燒劑后，KNNLS-0.02Na2CO3從單一相鈣鈦礦結構發(fā)展成有第二相的K4CuNb8O22結構，隨著Cu、Zn的添加量的增加，其XRD圖譜的衍射峰位置向小角度偏移，說明其晶面間距增大。同時SEM照片顯示其晶粒尺寸逐漸趨于均勻，大小一致，且晶粒尺寸逐漸增大。在燒結溫度為850℃、Cu、Zn添加量分別達到0.

6、6mol％和0.5mol％時，陶瓷試樣壓電常數達到最大140pC/N，同時試樣密度此時達到最大。
　　采用正交試驗分析Cu、Zn復摻的KNNLS-0.02Na2CO3無鉛壓電陶瓷的各項性能，其d33、εr、tanδ最優(yōu)方案的因素水平均為A3B3C2，對應D9組試樣的因素水平，即在燒結溫度為850℃、Cu、Zn添加量分別達到0.6mol％和0.5mol％時，Cu、Zn復摻的KNNLS-0.02Na2CO3無鉛壓電陶瓷的各項性能達到最