BNBKT系無(wú)鉛壓電陶瓷的組分設(shè)計(jì)與性能改性研究.pdf

1、鈦酸鉍鈉(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)是一類(lèi)A位離子復(fù)合占位的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電體，居里溫度為320℃，剩余極化強(qiáng)度相對(duì)較大為38μC/cm2，具有很強(qiáng)的鐵電性。BNT基無(wú)鉛壓電陶瓷以?xún)?yōu)異的電學(xué)性能和無(wú)污染被認(rèn)為是最有希望取代鉛基陶瓷的候選材料之一。本文運(yùn)用準(zhǔn)同型相界(MPB)的線(xiàn)性疊加原理，設(shè)計(jì)了(1-x)(0.968Bi0.5Na0.5TiO3-0.032BaTiO3)-xBi0.5K0.5TiO3(BNBKTx)三元系無(wú)鉛

2、壓電陶瓷，從MPB的組分優(yōu)化、摻雜改性和低溫?zé)Y(jié)三方面進(jìn)行研究。 采用傳統(tǒng)固相合成法制備 BNBKTx樣品，XRD結(jié)果表明所制備的樣品都為單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，其MPB位于0.08≤x≤0.10成分范圍之內(nèi)。同時(shí)，研究了BNBKTx陶瓷在MPB組分附近的電學(xué)性能和相變彌散特性，結(jié)果表明：MPB附近的BNBKT9組分具有較低的矯頑場(chǎng)Ec=1.98kV/mm；并具有優(yōu)異的壓電性能：d33=162pC/N，kp=31％。BNBKTx陶瓷是

3、一類(lèi)典型的弛豫型鐵電體材料，隨著B(niǎo)i0.5K0.5TiO3含量的增加，弛豫性逐漸增強(qiáng)。 本文研究了Sb2O3摻雜對(duì)MPB組分BNBKT9的顯微結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。XRD結(jié)果表明：Sb2O3摻雜量x<0.02時(shí)不改變基體的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；在0.02≤x≤0.04時(shí)，出現(xiàn)了第二相。Sb具有可變化合價(jià)，能形成“施主”和“受主”兩種摻雜而起到“軟化”或“硬化”的作用。當(dāng)Sb2O3摻雜量在x≤0.005時(shí)，陶瓷的壓電常數(shù)d33、介電常數(shù)εT

4、33隨Sb2O3摻雜量的增加有所提高，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm降低，此時(shí)Sb2O3表現(xiàn)出了軟性添加物的特征。x>0.005時(shí)，隨著Sb2O3摻雜量的增加，Qm增大，kp降低，從而又表現(xiàn)出了硬化摻雜的特性。同時(shí)，過(guò)量的Sb2O3摻雜(0.02≤x≤0.04)，誘使BNBKT9-xSb陶瓷室溫下的反鐵電微疇的形成，導(dǎo)致鐵電性和壓電性的驟減。 本文研究了CuO添加對(duì)BNBKT9-0.5Sb陶瓷低溫?zé)Y(jié)及其電學(xué)性能的影響。添加少量CuO可使該體