鈮酸鉀鋰陶瓷的放電等離子燒結(jié)與介電性能研究.pdf

1、作為一類無鉛的環(huán)境友好型功能材料，鈮酸鉀鋰（KLN）表現(xiàn)出優(yōu)異的介電和壓電性能，具有重要的研究意義與應(yīng)用價值。本文以KLN陶瓷靶材的制備、結(jié)構(gòu)控制與介電性能研究為目標(biāo)，采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)（SPS）制備高致密度、純相的KLN陶瓷，重點(diǎn)研究制備工藝、Li摻入量及退火處理對其合成、燒結(jié)與介電性能的影響，以期為脈沖激光沉積等物理方法制備KLN薄膜提供高質(zhì)量的陶瓷靶材。 ⑴以K2CO3、Li2CO3和Nb2O5粉體為原料，采用固相反應(yīng)

2、法合成KLN粉，研究了合成溫度和Li摻入量對KLN粉體的物相、形貌和晶體結(jié)構(gòu)的影響。XRD、Raman和SEM測試表明，隨合成溫度的升高，合成粉末中鈮酸鋰雜相逐漸減少，適宜的合成溫度為950℃。在該溫度下，當(dāng)Li摻入量在15～20mol％時，得到的都是純相的KLN粉體，而且隨Li摻入量的增加，其晶格參數(shù)逐漸增大。 ⑵以950℃合成的、Li摻入量為15～20mol％的KLN粉體為原料，采用SPS燒結(jié)技術(shù)制備高致密度的KLN列陶瓷靶

3、材，重點(diǎn)研究了燒結(jié)溫度、保溫時間和Li摻入量對KLN陶瓷的物相、致密度和顯微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，隨燒結(jié)溫度的升高和保溫時間的延長，KLN陶瓷的物相無變化，但致密度增加，晶粒發(fā)育更完整。確定了制備KLN陶瓷的SPS工藝為燒結(jié)溫度850～900℃，保溫時間15min，在該條件下得到的KLN系列陶瓷的致密度在96％以上。與傳統(tǒng)的常壓燒結(jié)方式相比，SPS燒結(jié)的KLN陶瓷的致密化溫度明顯降低，有效抑制了K、Li元素的揮發(fā)，而且晶粒細(xì)小、均勻。

4、 ⑶系統(tǒng)測試了850～900℃燒結(jié)的、高致密度的KLN系列陶瓷的介電性能和介溫性能，重點(diǎn)了研究了Li摻入量對其性能的影響。結(jié)果表明，隨Li摻入量的增加，KLN陶瓷的介電常數(shù)下降，介電損耗降低，居里溫度升高。Li摻入量為20mol％時，1MHz頻率下其介電常數(shù)和介電損耗分別為118和0.2796，居里溫度達(dá)575℃。與常壓燒結(jié)相比，SPS燒結(jié)的KLN陶瓷的居里溫度提高了100℃左右，有利于拓寬其使用范圍。 ⑷為進(jìn)一步降低KL