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1、長(zhǎng)久以來(lái),壓電陶瓷領(lǐng)域一直被Pb(ZrTi)O<,3>(簡(jiǎn)稱PZT)基壓電陶瓷所主宰。但是鉛毒性很強(qiáng),出于對(duì)環(huán)境保護(hù)的考慮,無(wú)鉛壓電陶瓷越來(lái)越受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。堿金屬鈮酸鹽無(wú)鉛壓電陶瓷的制備是當(dāng)前無(wú)鉛壓電陶瓷領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題,其中,Na<,0.5>K<,0.5>NbO<,3>(簡(jiǎn)稱NKN)是堿金屬鈮酸鹽無(wú)鉛壓電陶瓷的主要代表,經(jīng)摻雜改性和織構(gòu)化后的NKN陶瓷的各項(xiàng)電學(xué)性能完全可以與傳統(tǒng)壓電陶瓷PZT相媲美。本文以NKN無(wú)鉛壓電陶
2、瓷的性能改進(jìn)為研究方向,采用固相反應(yīng)合成法制備NKN無(wú)鉛壓電陶瓷;在此基礎(chǔ)上,研究微量Li、Ta和氧化銅摻雜對(duì)NKN性能的影響;并采用當(dāng)前較為流行的模板晶粒生長(zhǎng)法和熔鹽法制備壓電陶瓷模板,探索NKN陶瓷織構(gòu)化制備新工藝對(duì)其性能的影響。 預(yù)燒溫度、塑化劑的選擇及其用法用量,以及成型壓力的選擇,都是對(duì)NKN陶瓷坯體性能有著重要影響的參數(shù),論文工作中,根據(jù)XRD分析和熱重.差熱曲線確定了合適的預(yù)燒工藝:溫度850℃,保溫2小時(shí);確立了
3、適宜的塑化及成型工藝:質(zhì)量百分比為6%的濃度5%的聚乙烯醇溶液作為塑化劑,成型壓力120MPa。通過(guò)對(duì)材料致密度、介電性能、壓電性能的系統(tǒng)研究,確定了本實(shí)驗(yàn)研究的NKN燒結(jié)工藝:1100℃,保溫1小時(shí);極化條件:極化溫度120℃,極化時(shí)間15分鐘,極化電場(chǎng)3KV/mm。 對(duì)NKN陶瓷性能研究結(jié)果表明: 1100℃固相反應(yīng)合成法制備NKN陶瓷,壓電常數(shù)d<,33>達(dá)到78pC/N,介電損耗tgδ為3.4%和相對(duì)介電常數(shù)47
4、2.6; 利用Li和Ta分別對(duì)。NKN的A位和B位進(jìn)行部份替代后的KNN具有較低的矯頑場(chǎng)強(qiáng),易于極化,壓電性能得到充分發(fā)掘。壓電常數(shù)從78提高到115pC/N,介電常數(shù)從472.6提高到562.8,而介電損耗也有所降低: CuO摻雜促進(jìn)了晶粒的長(zhǎng)大,提高了坯體的致密度,材料的介電損耗tgδ與壓電系數(shù)d<,33>下降;CuO的摻入量在0.8mol%時(shí),NKN陶瓷的各項(xiàng)性能最佳:d<,33>為64pC/N,tgδ=1.9%;
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