鈮酸鉀鈉無鉛壓電陶瓷的合成制備及其應用.pdf

1、本論文選取鈮酸鉀鈉陶瓷體系,通過摻雜Li、Sb、Ta元素,分別采用傳統(tǒng)固相法和水熱法制備鈮酸鉀鈉粉體,并用常規(guī)燒結法和兩步燒結法制備鈮酸鉀鈉陶瓷塊體,同時研究這些摻雜離子對鈮酸鉀鈉陶瓷性能的影響規(guī)律。
　　 采用傳統(tǒng)固相法分別合成(Na0.5K0.45Li0.05)(Nb0.9Ta0.08Sb0.02)O3、(Na0.5K0.45Li0.05)(Nb0.9Ta0.05Sb0.05)O3和(Na0.5K0.45Li0.05)(Nb

2、0.9Ta0.02Sb0.08)O3三種配比的KNN粉體,并分別用常規(guī)法燒結和兩步法燒結制備其陶瓷塊體。實驗結果表明,配方為(Na0.5K0.45Li0.05)(Nb0.9Ta0.08Sb0.02)O3陶瓷性能最佳,而且兩步法燒結更有利于KNN性能提高。經過兩步法燒結(1120℃×10min+920℃×60h)后,(Na0.5K0.45Li0.05)(Nb0.9Ta0.08Sb0.02)O3陶瓷具有最大相對密度(97.15％)和最佳的介

3、電、壓電和鐵電性能,其在1kHz下的電容率ε和介電損耗tanδ分別為2612和0.020,壓電常數(shù)d33為310pC/N,剩余極化強度Pr和矯頑電場Ec分別為26.6μC/cm2和7.84kV/cm。
　　 利用水熱法成功合成鈮酸鉀鈉無鉛壓電陶瓷粉末,系統(tǒng)地的研究起始堿溶液濃度、反應時間、Nb2O5加入量對于合成產物的影響。實驗結果表明,當水熱反應溫度為180℃、反應時間為16h、KOH/NaOH起始濃度比例為7.4/2.6、堿

4、總濃度6mol/L、Nb2O5加入量為1g和1.5g(50mL)時,能生成單一鈣鈦礦相的鈮酸鉀鈉粉體。
　　 水熱法制備的KNN陶瓷前驅體經過常規(guī)法燒結(1120℃×6h)后,具有最佳的介電、鐵電和壓電性能。純KNN其在1kHz下的電容率和介電損耗分別為1012和0.040,剩余極化強度Pr和矯頑電場Ec分別為20.1μC/cm2和8.84kV/cm,壓電常數(shù)d33為150pC/N。摻雜后的KNN其在1kHz下的電容率和介電損耗