鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷制備與性能研究.pdf

1、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的(K，Na)NbO3基無(wú)鉛壓電陶瓷被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的無(wú)鉛壓電材料之一。本論文以KNN系統(tǒng)為研究對(duì)象，在陶瓷的制備工藝和摻雜改性方面進(jìn)行了有益的探索嘗試。
　　 采用三種不同的燒結(jié)方式制備了Li+、Ta5+共同摻雜的KNN基無(wú)鉛壓電陶瓷，研究了Li+含量變化對(duì)陶瓷結(jié)構(gòu)和壓電性能的影響。研究結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)采用的改進(jìn)法燒結(jié)通過(guò)高溫(1040℃)退火減少了陶瓷內(nèi)部的氧空位，可以使陶瓷的均勻性和致密性得到很大的改善，有利

2、于提高壓電陶瓷的壓電性能。增加Li+的含量使體系結(jié)構(gòu)由正交相向四方相轉(zhuǎn)變。當(dāng)Li+摻雜量小于3mol％時(shí)，體系依然保持正交相，摻雜量在4～5mol％時(shí)為正交-四方兩相共存，當(dāng)Li+含量大于6mol％時(shí)體系轉(zhuǎn)變?yōu)槭覝叵碌乃姆较?。通過(guò)對(duì)不同極化方式的研究表明，利用高溫保壓冷卻的極化方式可以大幅度提高陶瓷的壓電常數(shù)。制備工藝優(yōu)化后的[(K0.48Na0.52)0.96Li0.04](Nb0.85Ta0.15)O3無(wú)鉛壓電陶瓷的壓電常數(shù)d33達(dá)

3、到了最大值，為238.9pC/N。
　　 研究了Bi(Mg0.5Ti0.5)O3(BMT)摻雜對(duì)KNN基無(wú)鉛壓電陶瓷的影響。結(jié)果表明，在KNN基中摻雜鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的BMT可以使晶粒出現(xiàn)明顯細(xì)化，居里溫度得到提高。體系的相結(jié)構(gòu)隨著B(niǎo)MT摻雜量的增加向偽立方相轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致其壓電常數(shù)大幅下降。
　　 構(gòu)建了T相KNN基無(wú)鉛壓電陶瓷與R相BiScO3(BS)兩相共存下的準(zhǔn)同型相界(MPB)。結(jié)果表明，BiScO3的引入能夠明顯使陶瓷

4、的晶粒尺寸變小，隨著B(niǎo)S摻雜量的增加，體系的相結(jié)構(gòu)由四方相向偽立方相轉(zhuǎn)變，并在摻雜量為1mo1％～2mol％的范圍內(nèi)得到了R-T共存的準(zhǔn)同型相界。但是和含鉛體系的MPB不一樣的是，該體系沒(méi)有發(fā)現(xiàn)壓電性能得到改善。
　　 研究了正交相0.82(K0.5Na0.5)NbO3-0.18AgNbO3無(wú)鉛壓電陶瓷的極化工藝，得出了最合適的極化條件為：極化溫度120℃，極化電壓30kV/cm，極化時(shí)間30min。利用X射線衍射定性分析了外加