A位復(fù)合離子取代BNT-BT壓電陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)、電性能和介溫穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文采用固相燒結(jié)工藝制備了A位復(fù)合離子取代0.95(Bi0.5Na0.5)1-x(Li0.5Nd0.5)xTiO3-0.05BaTiO3(簡(jiǎn)寫為BNTLNx-BT5)無鉛壓電陶瓷。系統(tǒng)地研究A位復(fù)合離子(Li0.5Nd0.5)2+取代對(duì)0.95Bi0.5Na0.5TiO3-0.05BaTiO3陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)、鐵電性能和壓電、介電特征的影響,并探討了A位復(fù)合改性對(duì)介電、壓電性能的作用機(jī)理。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和結(jié)果如下:
　　研究了A位復(fù)合離

2、子(Li0.5Nd0.5)2+取代對(duì)BNTLNx-BT5(x=0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.1)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)、壓電和介電性能的影響。XRD結(jié)果表明:在x=0.01~0.03時(shí),BNTLNx-BT5陶瓷存在一個(gè)斜方六面體結(jié)構(gòu)與偽立方結(jié)構(gòu)共存的準(zhǔn)同型相界(MPB)。SEM結(jié)果表明:適量(Li0.5Nd0.5)2+復(fù)合離子取代促進(jìn)晶粒增長,在x=0.07時(shí),樣品的晶粒尺寸達(dá)到最大值(~9μm)。適量的(Li0.5Nd0.5

3、)2+離子取代能誘導(dǎo)BNTLNx-BT5陶瓷的介電彌散指數(shù)γ的增加。在x=0.07時(shí),BNTLNx-BT5陶瓷擁有最佳的壓電常數(shù) d33=135pC/N和最高的彌散指數(shù)γ=1.90。(Li0.5Nd0.5)2+復(fù)合離子取代導(dǎo)致BNTLNx-BT5陶瓷的介電常數(shù)εr和介電損耗tanδ逐步增加。
　　研究了極化電場(chǎng)Epol對(duì)BNTLNx-BT5陶瓷塊狀和粉末的晶體結(jié)構(gòu)的影響。極化電場(chǎng)誘導(dǎo)電疇的有序化和誘導(dǎo)“偽宏疇”的形成,導(dǎo)致 BNT

4、LNx-BT5體系的塊狀與粉末都出現(xiàn)了分峰及峰強(qiáng)的變化。研究了極化電場(chǎng)對(duì)BNTLN0.01-BT5陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)、壓電介電性能的影響。當(dāng)Epol=20kV/cm時(shí),由于大量納米疇組合成“偽宏疇”,且“偽宏疇”的有序度高,(003)/(021)峰的強(qiáng)度比值大于1,樣品的壓電常數(shù)d33達(dá)到飽和(d33=124pC/N)。當(dāng)Epol≥30kV/cm時(shí),(003)/(021)峰的強(qiáng)度比值略有降低,壓電常數(shù)d33降低。室溫介電常數(shù)的頻率依賴性Δε

5、r隨極化電場(chǎng)Epol的提高而弱化。Epol致使電疇的尺寸增加,導(dǎo)致介電頻率依賴性隨溫度提高而降低。
　　研究了燒結(jié)溫度(Ts=1070,1100,1130,1160oC)對(duì)BNTLN0.03-BT5陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)、形貌和壓電介電性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)Ts=1070~1110oC時(shí),樣品具有斜方六面體結(jié)構(gòu),而當(dāng)Ts=1130~1160oC時(shí),樣品晶體結(jié)構(gòu)為偽立方結(jié)構(gòu)。在Ts=1130oC時(shí),BNTLN0.03-BT5樣品表現(xiàn)出了最

6、佳的壓電性能d33=140pC/N,kp=0.30,Qm=218, kt=0.55。隨著 Ts的提高,樣品的介電常數(shù)εr和介電損耗 tanδ緩慢增加。此外,在25oC≤T≤200oC的溫度范圍內(nèi),樣品介電頻率依賴性隨溫度的提高逐漸降低。樣品的彌散指數(shù)γ隨著燒結(jié)溫度的提高而逐漸增大。
　　研究了退火溫度(Ta=25、800、850、900、950、1000oC)對(duì) BNTLN0.03-BT5陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)、壓電和介電特征的影響。在