鈦酸鉍鈉系無鉛壓電陶瓷固溶改性研究.pdf

1、鈦酸鉍鈉Na0.5Bi0.5TiO3(簡稱NBT)是A位復合離子結構鈣鈦礦型鐵電體。本論文采用傳統(tǒng)電子陶瓷制備方法在鈦酸鉍鈉鉀系無鉛陶瓷固溶不同的鈣鈦礦結構組元，優(yōu)化了準同型相界組成。通過結構分析探討了鈦酸鉍鈉鉀系陶瓷的介電弛豫特性、相變特性以及材料的組成對鐵電、壓電性能的作用規(guī)律，并獲得了具有高壓電活性與鐵電性的無鉛壓電陶瓷新材料組成體系。
　　在鈦酸鉍鈉鉀、鈦酸鉍鈉鉀鋇準同型相界的基礎上，通過固溶鈦酸鉍鋰，制備了NKBT-LB

2、T、NKBBT-LBT兩大體系陶瓷。研究發(fā)現：在其組成范圍內，兩組體系均形成了單一的鈣鈦礦結構。通過XRD譜確定出NKBT-LBT、NKBBT-LBT系列陶瓷的準同型相界(MPB)范圍分別是0.08≤x≤0.10和0.06≤x≤0.12；LBT的引入能夠有效降低陶瓷的燒結溫度，顯著地細化晶粒；LBT組分的引入有助于改善其鐵電性，剩余極化強度Pr從7μc/cm2增至15μc/cm2(NKBT-LBT)且材料的壓電活性也顯著提高，在準同型相

3、界處，壓電常數d33達到了最高值(145pC/N)。
　　為進一步研究鈦酸鉍鈉鉀系材料在A、B雙位復合置換時性能變化。選取鈦酸鉍鈉鉀陶瓷基礎上固溶NaNbO3、KNbO3和LiNbO3，制備了致密的NKBT-NN、NKBT-KN和NKBT-LN陶瓷。在所研究的組成范圍內，兩組材料體系均形成了單一的鈣鈦礦結構。KNbO3的引入起到了細化晶粒的作用，彌散相變特征明顯。NaNbO3的引入有效的改善了鈦酸鉍鈉鉀系材料的壓電、鐵電性能，壓電

4、常數d33提高到131pC/N。隨著LiNbO3含量的增加，材料的矯頑場顯著降低從29.1kV/cm降至19.7kV/cm；LiNbO3的引入對材料的介電性能影響明顯，材料的鐵電-反鐵電相變峰也隨著LN含量的增加而具有明顯的移峰效應，同時反鐵電-順電相變峰則表現為壓峰效應，材料表現出明顯的弛豫特性。
　　為了進一步探索鈦酸鉍鈉鉀系材料結構與性能關系，引入鈣鈦礦結構BiFeO3與BiCoO3，獲得了具有高壓電性能的(1-x)Na0.

5、4K0.1Bi0.5TiO3-xBiFeO3和(1-x)Na0.4K0.1Bi0.5TiO3-xBiCoO3無鉛陶瓷，其準同型相界(MPB)范圍分別為0.02≤x≤0.06和0.01≤x≤0.02。BiFeO3的引入有效的降低了體系的燒結溫度，其壓電常數d33先增大后減小，在準同型相界處，壓電常數d33為127pC/N(x=0.06)。隨著BiCoO3的引入量加大，NKBT-BC陶瓷的弛豫度隨逐漸增強。微量的BiCoO3可以提高該體系陶