鈮酸鈉鉀基無(wú)鉛壓電陶瓷的改性研究.pdf

1、為了保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境和更好的參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，無(wú)鉛壓電陶瓷材料的研究和開(kāi)發(fā)具有重大社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。作為一類重要的環(huán)境友好性的壓電陶瓷材料，(K0.5Na0.5)NbO3是取代鉛基壓電陶瓷材料重點(diǎn)考慮的材料體系之一。本文以(K0.5Na0.5)NbO3為基，系統(tǒng)研究了ZnO摻雜和BiScO3復(fù)合對(duì)(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。在合成具有擇優(yōu)取向型的NaNbO3模板材料基礎(chǔ)上，制備了具有一定取向性的織構(gòu)型(K

2、0.5Na0.5)NbO3陶瓷，探討了織構(gòu)工藝對(duì)進(jìn)一步提高K0.5Na0.5NbO3陶瓷壓電性能的作用。 ⑴加入ZnO不改變相結(jié)構(gòu)，陶瓷樣品都呈現(xiàn)正交相結(jié)構(gòu)。隨著ZnO含量的增加，陶瓷密度增加。當(dāng)加入1mol％ZnO時(shí)，陶瓷性能達(dá)到最佳，壓電常數(shù)d33達(dá)到110pC/N，機(jī)電耦合系數(shù)kp達(dá)到35％。 ⑵在ZnO對(duì)(K0.5Na0.5)NbO3無(wú)鉛壓電陶瓷改性的基礎(chǔ)上，以合成好的片狀NaNbO3作為模板，采用流延工藝制備了

3、(K0.5Na0.5)NbO3織構(gòu)陶瓷。研究了織構(gòu)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與非織構(gòu)陶瓷相比，織構(gòu)陶瓷晶粒沿模板方向生長(zhǎng)，具有擇優(yōu)取向，并且晶粒也較大?？棙?gòu)陶瓷壓電常數(shù)d33從110pC/N提高到135pC/N，機(jī)電耦合系數(shù)kp從35％提高到40％。 ⑶確定(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xBiScO3無(wú)鉛壓電陶瓷燒結(jié)最佳工藝。結(jié)果表明，當(dāng)燒結(jié)制度確定在10℃/min的升溫速度，在1140℃燒結(jié)2小時(shí)條件下，

4、可以制備出性能相對(duì)優(yōu)良，致密度較高的(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xBiScO3無(wú)鉛壓電陶瓷材料；隨著BiScO3含量的增加，材料體系漸由正交相向四方相發(fā)生過(guò)渡。當(dāng)BiScO3含量為1～2mol％時(shí)，存在正交相四方相共存。隨著BiScO3含量的增加，(K0.5Na0.5)NbO3-BiScO3陶瓷的居里溫度Tc有所降低，陶瓷表現(xiàn)出弛豫鐵電體的特征：介電峰逐漸寬化，弛豫程度增加。研究發(fā)現(xiàn)，BiScO3的加入促使(K0.5Na0