BNBKT系無鉛壓電陶瓷的組分設(shè)計與性能改性研究.pdf

1、鈦酸鉍鈉(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)是一類A位離子復(fù)合占位的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電體，居里溫度為320℃，剩余極化強度相對較大為38μC/cm2，具有很強的鐵電性。BNT基無鉛壓電陶瓷以優(yōu)異的電學性能和無污染被認為是最有希望取代鉛基陶瓷的候選材料之一。本文運用準同型相界(MPB)的線性疊加原理，設(shè)計了(1-x)(0.968Bi0.5Na0.5TiO3-0.032BaTiO3)-xBi0.5K0.5TiO3(BNBKTx)三元系無鉛

2、壓電陶瓷，從MPB的組分優(yōu)化、摻雜改性和低溫燒結(jié)三方面進行研究。 采用傳統(tǒng)固相合成法制備 BNBKTx樣品，XRD結(jié)果表明所制備的樣品都為單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，其MPB位于0.08≤x≤0.10成分范圍之內(nèi)。同時，研究了BNBKTx陶瓷在MPB組分附近的電學性能和相變彌散特性，結(jié)果表明：MPB附近的BNBKT9組分具有較低的矯頑場Ec=1.98kV/mm；并具有優(yōu)異的壓電性能：d33=162pC/N，kp=31％。BNBKTx陶瓷是

3、一類典型的弛豫型鐵電體材料，隨著Bi0.5K0.5TiO3含量的增加，弛豫性逐漸增強。 本文研究了Sb2O3摻雜對MPB組分BNBKT9的顯微結(jié)構(gòu)和電學性能的影響。XRD結(jié)果表明：Sb2O3摻雜量x<0.02時不改變基體的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；在0.02≤x≤0.04時，出現(xiàn)了第二相。Sb具有可變化合價，能形成“施主”和“受主”兩種摻雜而起到“軟化”或“硬化”的作用。當Sb2O3摻雜量在x≤0.005時，陶瓷的壓電常數(shù)d33、介電常數(shù)εT

4、33隨Sb2O3摻雜量的增加有所提高，機械品質(zhì)因數(shù)Qm降低，此時Sb2O3表現(xiàn)出了軟性添加物的特征。x>0.005時，隨著Sb2O3摻雜量的增加，Qm增大，kp降低，從而又表現(xiàn)出了硬化摻雜的特性。同時，過量的Sb2O3摻雜(0.02≤x≤0.04)，誘使BNBKT9-xSb陶瓷室溫下的反鐵電微疇的形成，導(dǎo)致鐵電性和壓電性的驟減。 本文研究了CuO添加對BNBKT9-0.5Sb陶瓷低溫燒結(jié)及其電學性能的影響。添加少量CuO可使該體