鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷摻雜及極化工藝的研究.pdf

1、材料是人類一切生產和生活的物質基礎，日新月異的現(xiàn)代技術的發(fā)展需要很多新型材料的支持。壓電陶瓷作為一種機械能與電能相互轉換的功能材料，以其獨特的性能，已在電、磁、聲、光、熱、力等功能轉換器件中發(fā)揮著重要的作用，遍及人類日常生活及生產的各個角落。
　　 盡管壓電陶瓷得到了迅猛的發(fā)展，目前市場上大規(guī)模使用的壓電陶瓷材料主要是鉛基壓電陶瓷(PZT)，但其成份的特殊性帶來的環(huán)境污染問題卻變得越來越不容忽視。隨著環(huán)保意識的深入人心，國際上正

2、通過各種法律、政策來減少進而杜絕含鉛電子產品。壓電材料的無鉛化己經迫在眉睫，因此，發(fā)展非鉛基的環(huán)境協(xié)調型壓電陶瓷，是一項緊迫而又具有重大現(xiàn)實意義的課題。(K0.5Na0.5)NbO3(NKN)體系陶瓷是一種具有典型ABO3型鈣鈦礦結構的材料。因為Nb、K、Na金屬對環(huán)境和人體來說都是友好物質，并且這類陶瓷為各向同性，通過改進傳統(tǒng)燒結工藝后，其性能大大優(yōu)于其它體系無鉛壓電陶瓷。(K0.5Na0.5)NbO3因其良好的壓電性能備受各界關注，

3、成為替代含鉛壓電材料的主要候選。
　　 本文采用傳統(tǒng)固相反應法制備了0.948(Na0.5K0.5)NbO3-0.052LiSbO3陶瓷，往其中分別加入1mol％ZnO、CuO、MnO2，研究了三種氧化物摻雜對KNN-LS壓電陶瓷相結構和電學性能的影響。實驗結果顯示，摻雜改性后的KNN-LS電阻率有明顯的提升，介電損耗有效地降低。居里溫度略有下降，也仍保持在較高的350度左右，并且都實現(xiàn)了在壓電系數(shù)d33基本不變或者減小很少的情

4、況下，機械品質因子Q大幅提升。
　　 進一步研究了極化條件對0.948(Na0.5K0.5)NbO3-0.052LiSbO3+lmol％CuO陶瓷的影響，從極化電場、極化溫度和極化時間三個方面對極化工藝做調整。結果表明，KNN-LS-CuO陶瓷最佳極化條件即電場強度3kV/mm，極化溫度為70℃，極化時間為30min。經過這個優(yōu)化條件的極化之后，KNN-LS-CuO能獲得良好的壓電性能。
　　 本文還在[0.94(K0.

5、5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3]加入了一種新的鐵電相BiAlO3。通過固相法制造KNN-LN-BiAlO3陶瓷，研究了BiAlO3摻雜對KNN-LN陶瓷相結構、顯微結構、電性能的影響。試驗結果表明，BiAlO3的固溶度為6mol％;摻雜之后的陶瓷仍然保持正交相結構，但摻雜使材料的晶面間距變小。SEM結果顯示，摻雜BiAlO3明顯抑制其晶粒的生長。摻雜之后，試樣的電阻率明顯上升，居里峰寬化。摻雜1mol％BA陶瓷試樣可獲得很