A位非化學計量比對鈮酸鈉鉀基壓電陶瓷結構和性能影響.pdf

1、本文介紹了當前鈮酸鈉鉀基無鉛壓電陶瓷的發(fā)展近況，并從鈉、鉀元素過量及A位的非化學計量兩個方面研究了K0.5Na0.5NbO3(KNN)無鉛壓電陶瓷材料的結構及性能。與其他無鉛壓電陶瓷體系相比，鈮酸鈉鉀基無鉛壓電陶瓷有著優(yōu)異的性能，使之成為取代P(Zr0.5Ti0.5)O3(PZT)的有力候選者。但鈉、鉀堿金屬元素的高溫揮發(fā)性給其帶來了合成工藝上的難以致密化，結構上缺陷增多等問題。因此揮發(fā)導致的化學計量比偏移會帶來諸多結構，性能上的改變。

2、這也成為科研界一直致力解決的問題。本文采用傳統(tǒng)球磨的工藝方法在室溫的條件下合成了0.94K0.5 Na0.5NbO3-0.06LiNbO3粉體。討論了鉀元素的過量添加，鈉元素的過量添加以及不同燒結溫度對KNN6L陶瓷性能和結構的影響。結果表明通過鈉、鉀元素的補償添加可以提高陶瓷的致密度，增強壓電性能。通過XRD結果顯示，鈉、鉀元素補償會改變原有準同型相邊界(MPB)，使之又重新形成單相。不同的是，鉀元素的過量添加會導致重新形成MPB，而

3、鈉元素的過量添加只形成了四方單相。通過對比結果知，添加鈉元素補償效果優(yōu)于鉀元素的補償。鉀元素添加量達到2.0mol％時,出現(xiàn)大量的二次相,使密度嚴重降低。
　　A位陽離子的化學計量比對KNN的結構和性能有著重要的影響。通過研究A為陽離子 K、鈉、鋰三種離子在晶格中的不同作用，以及液相形成的機理討論。對KNN6L材料的各種相結構，缺陷類型以及性能更加了解。通過XRD分析發(fā)現(xiàn)，當A位添加量達到0.5mol%，出現(xiàn)了四方的單相KNN結構

4、。當A位添加量達到1.0mol%時,出現(xiàn)了斜方相的單相結構。因此通過改變A位陽離子的計量比成功改變了KNN-Li的MPB區(qū)間。晶面間距會隨著空位的減少，A位陽離子的不斷補償而變大，相反也會隨著 A位陽離子的缺失，使得氧空位增多造成晶格收縮。通過對KNN6L基介電常數(shù)隨溫度變化測量發(fā)現(xiàn)，Tc沒有明顯的變化，但也會隨A位陽離子的不斷補償向高溫方向移動，相反隨A位陽離子的缺失向低溫方向移動。這與文獻報道的情況略有差別。而壓電性能測試的結果顯示