鈮酸鹽基壓電單晶、陶瓷的制備及其性能研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛基(PZT)材料在壓電材料及其應(yīng)用領(lǐng)域中一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。然而，鉛的毒性很高，隨著人們對(duì)生存環(huán)境質(zhì)量要求的逐步提高、國(guó)際環(huán)境保護(hù)呼聲的日益高漲，目前，作為無(wú)鉛材料的堿金屬鈮酸鹽備受壓電材料研究領(lǐng)域關(guān)注。本文主要進(jìn)行了NaNbO<,3>-KNbO<,3>二元體系的助熔劑法晶體生長(zhǎng)、陶瓷晶粒異常長(zhǎng)大以及坩堝下降法晶體生長(zhǎng)研究。助熔劑法生長(zhǎng)出NaNbO<,3>、0.85K<,0.5>Na<,0.5>NbO<,3>-0.15SrTiO

2、<,3>(0.85KNN-0.15STO)晶體；研究了KNbO<,3>、K<,0．5>Na<,0．5>NbO<,3>(KNN)、0.85KNN-0.15STO陶瓷的晶粒異常長(zhǎng)大行為；坩堝下降法生長(zhǎng)出KNbO<,3>單晶。 采用NaCl和Na<,2>CO<,3>作復(fù)合助熔劑，結(jié)合回熔、坩堝套裝方法，在高純氧化鋁剛玉坩堝中生長(zhǎng)出毫米大小的常溫反鐵電體NaNbO<,3>晶體；晶體出現(xiàn)二維層狀生長(zhǎng)。生長(zhǎng)的0.85KNN-0.15STO晶

3、體時(shí)，改用K<,2>CO<,3>和Na<,2>CO<,3>的復(fù)合助熔劑，晶體尺寸為70μm左右，晶體生長(zhǎng)速度慢，且以二維多核生長(zhǎng)機(jī)制為主。實(shí)驗(yàn)中熱力學(xué)數(shù)據(jù)的欠缺，限制了回熔、坩堝套裝工藝對(duì)晶體成核控制的效果發(fā)揮。 在套裝的雙坩堝中提供一個(gè)K<,2>CO<,3>氣氛，1015℃保溫l小時(shí)，制備出的KNbO<,3>陶瓷，微溶于水，密度為其理論密度的92.6﹪；陶瓷晶粒生長(zhǎng)速度慢，容易晶粒異常長(zhǎng)大。KNN晶粒容易均勻長(zhǎng)大，限制了KNN

4、的晶粒異常長(zhǎng)大：延長(zhǎng)保溫時(shí)間、提高保溫溫度、在陶瓷片表面引入KNbO<,3>粉末，均未發(fā)現(xiàn)KNN陶瓷的晶粒異常長(zhǎng)大。在KNN的配料中引入15mol﹪的SrTiO<,3>后，球磨204J、時(shí)的試樣中發(fā)現(xiàn)陶瓷晶粒異常長(zhǎng)大，球磨60小時(shí)的試樣中未發(fā)現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大；埋入實(shí)驗(yàn)中生長(zhǎng)的NaNbO<,3>晶種后，晶種在燒結(jié)階段反應(yīng)溶化，未發(fā)現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大。 采用K<,2>CO<,3>和Nb<,2>O<,5>為原料，以52：48的K<,2>O/