KNN基無鉛壓電陶瓷的制備及其性能研究.pdf

1、在眾多的無鉛壓電陶瓷體系中,(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)基陶瓷因其高的機(jī)電耦合系數(shù)和高居里溫度,而成為發(fā)展環(huán)境友好型無鉛壓電陶瓷的熱點(diǎn)材料。本文分別從離子取代改性、助熔劑改性和引入第二組元三個(gè)方面對(duì)KNN基陶瓷進(jìn)行了摻雜改性研究。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1.研究了Li+、Sr2+和Sb5+離子摻雜對(duì)KNN陶瓷相組成和電學(xué)性能的影響。摻雜后陶瓷的相結(jié)構(gòu)由斜方相逐漸過渡到四方相,并在相轉(zhuǎn)變區(qū)域處,陶瓷的鐵電、壓電性能得到

2、較大提高,例如(K0.5Na0.5)0.90Li0.06Sr0.02Nb1-xSbxO3(KNLSN?Sbx;x=0.01時(shí), Pr=20.5μC/cm2、d33=145 pC/N、kp=38％);(K0.5Na0.5)0.96-xLixSr0.02Nb0.98Sb0.02O3(KNSNS?Lix;x=0.04時(shí),Pr=20.4μC/cm2、d33=142 pC/N、kp=38.2%)。此外,Sb摻雜量的增大引起KNSN?Sbx和KNL

3、SN?Sbx兩個(gè)體系材料介電性能的改變,高含量Sb摻雜陶瓷材料的介電峰寬化,并表現(xiàn)出典型弛豫性鐵電體的特性。
　　2.研究了助熔劑 MnO2、K4CuNb8O23(KCN)及 Bi2O3對(duì)(K0.5Na0.5)0.94Li0.06NbO3(KNLN6)陶瓷相結(jié)構(gòu)、微觀形貌和電學(xué)性能的影響。KNLN6陶瓷隨著助熔劑MnO2和KCN的摻入,陶瓷的相結(jié)構(gòu)均由四方相為主的兩相共存結(jié)構(gòu)過渡到斜方相結(jié)構(gòu)。MnO2、Bi2O3抑制KNLN6陶瓷

4、的晶粒生長,而KCN卻促進(jìn)KNLN6陶瓷晶粒生長并在高含量摻雜時(shí)出現(xiàn)晶粒異常長大現(xiàn)象。不同助熔劑的摻入均消弱了KNLN6陶瓷的鐵電性,并使材料表現(xiàn)出“硬化”特征:材料的壓電常數(shù)d33、平面機(jī)電耦合系數(shù)kp和介電損耗tanδ整體下降,機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm則大大提高。
　　3.研究了第二組元(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)對(duì)KNLN6陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能以及溫度穩(wěn)定性的影響。BNT的引入使得KNLN6陶瓷的斜方?四方兩相共存