Li+摻雜KNN與Ba2+摻雜BNT復(fù)合陶瓷的制備及電學(xué)性能研究.pdf

1、壓電陶瓷因其在壓電激勵器、傳感器、變頻器方面的應(yīng)用成為一種重要的功能材料，目前廣泛應(yīng)用的壓電陶瓷主要是以鋯鈦酸鉛(PZT)為代表的鉛基材料，但PbO在燒結(jié)制備過程中揮發(fā)嚴(yán)重，給人類和環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。隨著人們環(huán)保意識的提高以及社會可持續(xù)發(fā)展的要求，開發(fā)環(huán)境友好型無鉛壓電陶瓷逐漸成為壓電陶瓷材料研究領(lǐng)域的重點。
　　為了獲取性能良好的無鉛壓電陶瓷，本文系統(tǒng)的研究了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xLiNbO3(簡稱KLNN

2、x)和(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3(簡稱BNBT6)無鉛壓電陶瓷的燒結(jié)特性、壓電鐵電特性和介電特性。分析了組成、摻雜和燒結(jié)工藝等因素對陶瓷性能的影響，在最佳制備工藝條件下將二者復(fù)合制備KLNNx-yBNBT6，研究復(fù)合比例及燒結(jié)工藝對性能的影響，制備出性能更加優(yōu)異的無鉛壓電陶瓷。
　　研究結(jié)果表明，通過傳統(tǒng)燒結(jié)工藝可以制備 KLNNx和BNBT6單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。在正交相和四方相共存的準(zhǔn)同型相界區(qū)，預(yù)燒溫度

3、和燒結(jié)溫度對相結(jié)構(gòu)影響很小，但對微觀結(jié)構(gòu)以及壓電、鐵電、介電性能影響很大。與(K0.5Na0.5)NbO3和(Na0.5Bi0.5)TiO3相比，摻雜后各性能都有不同程度的提高，表現(xiàn)出優(yōu)越的壓電性能和典型的鐵電性能，其中KLNN6陶瓷的最佳預(yù)燒溫度為850℃，最佳燒結(jié)溫度為1080℃，其陶瓷壓電常數(shù)d33達(dá)到195pC/N，介電常數(shù)為7150，Ec和Pr分別為9kV/cm、22μC/cm2。BNBT6陶瓷的最佳預(yù)燒溫度為900℃，最佳燒

4、結(jié)溫度為1080℃，其壓電系數(shù)d33達(dá)到124pC/N，介電常數(shù)為6977，Ec和Pr分別為26kV/cm、22μC/cm2。
　　在KLNN6和BNBT6基礎(chǔ)上，KLNN6和BNBT6粉體預(yù)燒溫度為850℃、950℃時將兩者復(fù)合，研究(1-y)KLNN6-yBNBT6陶瓷的性能，獲得最佳的復(fù)合為0.98KLNN6-0.02BNBT6,并研究其最佳燒結(jié)溫度為1130℃，陶瓷壓電常數(shù)d33、介電常數(shù)、Ec、Pr分別為225pC/N、