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1、本項(xiàng)目受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號(hào):50735002)及江蘇省高技術(shù)研究計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):BG2006005)資助。
壓電陶瓷作為一種機(jī)械能和電能相互耦合的材料,近幾十年來(lái)廣泛應(yīng)用于家用電器、工業(yè)產(chǎn)品、航空航天等領(lǐng)域。當(dāng)前,生產(chǎn)和生活中使用的壓電材料主要以鋯鈦酸鉛基壓電陶瓷為主。但這一體系材料在制備過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的鉛污染,而且相關(guān)器件報(bào)廢后的處理過(guò)程中也會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)不可恢復(fù)的危害。研究開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型無(wú)鉛壓電材料成為迫在
2、眉睫的任務(wù)。鈮酸鈉鉀基無(wú)鉛壓電陶瓷是目前研究較為廣泛的無(wú)鉛壓電材料之一。與鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷相比,鈮酸鈉鉀基無(wú)鉛壓電陶瓷具有較高的居里點(diǎn),但也存在介電常數(shù)和壓電性能較低,燒結(jié)困難等不足。針對(duì)這些問(wèn)題,本論文以鈮酸鈉鉀基無(wú)鉛壓電陶瓷為研究對(duì)象,從成分設(shè)計(jì)、燒結(jié)工藝、摻雜改性等方面對(duì)材料的顯微結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
采用普通固相法制備0.96(K0.5Na0.5)NbO3-0.04LiTaO3壓電陶瓷,研究了Mg
3、O的不同摻雜量對(duì)其燒結(jié)溫度的影響。結(jié)果表明:摻入MgO能夠使材料在較低的溫度下完成致密化過(guò)程,并獲得綜合性能優(yōu)異的壓電陶瓷材料。當(dāng)MgO含量為0.25 mass%時(shí),材料的燒結(jié)溫度可降低到1060 °C,綜合性能為d33=128 pC/N,kp=33.4%,Qm=149,εr=611,tan δ=2.84%。
為進(jìn)一步優(yōu)化[(K0.48Na0.535)0.94Li0.06]NbO3的壓電性能,對(duì)其摻雜Yb2O3進(jìn)行改性。研
4、究得出:稀土金屬Yb3+的摻入能夠大幅度提高材料的燒結(jié)密度,改善材料的性能。但摻雜量過(guò)多時(shí)材料晶粒細(xì)化,性能反而下降。Yb2O3含量為1 mass%時(shí),獲得綜合性能較好的壓電陶瓷:ρ=4.5484 g/cm3,d33=156 pC/N,kp=37.69%,εr=1051,tan δ=3.8%。
以改善材料居里溫度和O-T轉(zhuǎn)變溫度為目標(biāo),研究堿金屬族元素Li+、Rb+和Cs+的引入對(duì)(K0.5Na0.5)Nb0.8Ta0.2
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