堿金屬鈮酸鹽無鉛壓電陶瓷的制備工藝和改性研究.pdf

1、采用傳統(tǒng)陶瓷制備工藝制備了0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3無鉛壓電陶瓷，探討了制備工藝尤其是燒結(jié)溫度對0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3無鉛壓電陶瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響。XRD分析結(jié)果表明，在1060～1090℃所研究的燒結(jié)溫度范圍內(nèi)，陶瓷為單一鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，當(dāng)燒結(jié)溫度為1060℃時，陶瓷為四方相結(jié)構(gòu)，當(dāng)燒結(jié)溫度為1070～1090℃時，陶瓷轉(zhuǎn)變?yōu)檎幌嗪退姆较喙泊娴臓顟B(tài)。顯微形貌分析顯示

2、，隨著燒結(jié)溫度的增加，陶瓷的晶粒逐漸增大，當(dāng)燒結(jié)溫度為1080℃時，陶瓷具有最優(yōu)的顯微形貌：晶粒尺寸較為均勻，平均粒度約為10μm。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著燒結(jié)溫度的增加，陶瓷的居里溫度Tc逐漸升高，在1080℃達(dá)到最大值494℃后開始降低，而壓電常數(shù) d33、平面機(jī)電耦合系數(shù) Kp和厚度機(jī)電耦合系數(shù) Kt先逐漸增大，介電損耗tanδ則先減小，當(dāng)燒結(jié)溫度為1080℃時，表現(xiàn)出最好的電學(xué)性能，d33為208pC/N、Kp為0.39、Kt為0.36

3、、tanδ為0.019。而進(jìn)一步升高燒結(jié)溫度，陶瓷的電學(xué)性能則開始降低。
　　研究了K/Na比的變化對0.94(KxNa1-xNbO3)-0.06LiNbO3陶瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響。XRD分析結(jié)果表明，在0.40≤x≤0.60范圍內(nèi)，陶瓷為單一鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，并且均同時具有正交對稱性和四方對稱性，隨著x的增加，四方相含量逐漸減少，正交相含量逐漸增多。顯微形貌分析顯示，隨著x的增加，陶瓷的晶粒先逐漸增大，至x=0.50時晶粒最大，之后x的

4、增加導(dǎo)致晶粒逐漸減小。隨著x的增加，陶瓷的居里溫度Tc總體向高溫方向移動，集中在465～494℃之間，而壓電常數(shù)d33、平面機(jī)電耦合系數(shù)Kp和厚度機(jī)電耦合系數(shù)Kt均先增大后減小，當(dāng)x=0.45時，具有最優(yōu)的壓電性能，d33、Kp和Kt分別為235pC/N、0.42和0.39。
　　研究了添加過量的Na對0.94(K0.5Na0.5+xNbO3)-0.06LiNbO3陶瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響。XRD分析結(jié)果表明，在所研究的范圍內(nèi)（0≤x

5、≤0.02），陶瓷具有正交相和四方相共存的結(jié)構(gòu)，隨著x的增加，四方相成分減弱，正交相成分增強(qiáng)。顯微形貌分析顯示，陶瓷的晶粒隨著x的增加先減小后增大。隨著x的增加，陶瓷的居里溫度Tc總體向低溫方向移動，集中在477～494℃之間，而陶瓷的壓電常數(shù)d33、平面機(jī)電耦合系數(shù)Kp、厚度機(jī)電耦合系數(shù)Kt和相對介電常數(shù)εr逐漸增大，當(dāng)x=0.01時，陶瓷具有最佳的電學(xué)性能，d33為255pC/N，Kp為0.46，Kt為0.42和εr為850，但隨著

6、x的進(jìn)一步增加，陶瓷的電學(xué)性能開始減小。
　　研究了燒結(jié)助劑ZnO的添加對0.94(K0.5Na0.5NbO3)-0.06LiNbO3-xZnO陶瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響。XRD分析結(jié)果表明，在以質(zhì)量百分比摻雜范圍內(nèi)（0≤x≤0.01），陶瓷均能形成單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，當(dāng)x≤0.005時，陶瓷屬于正交相和四方相共存，而x≥0.0075時，陶瓷轉(zhuǎn)變?yōu)閱我坏恼幌?。顯微形貌分析顯示，隨著x的增加，陶瓷的晶粒先減小后增大。隨著x的增加，陶瓷的正