Bi_(0.5(1-y))(Na_(1-x-y)Li_x)_(0.5)Sr_yTiO_3无铅陶瓷的压电性能和微观结构

利用传统陶瓷工艺制备了新型的 Bi0 .5( 1 - y ) (Na1 - x- y L ix) 0 .5Sry Ti O3无铅压电陶瓷 ,并研究了该陶瓷的压电性能和微观结构。研究结果表明 ,该陶瓷体系具有较好的压电性能 ,压电常数 d33=14 3p C/ N,径向机电耦合系数 kp=0 .30 ,并可在 110 0°C/ 2

[Bi_()0.5(Na_(1-x)Ag_x)_(0.5)]_(1-y)Ba_yTiO_3系压电陶瓷研究

用Ag+和Ba2+部分取代(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的A位离子,获得了一类具有钙钛矿结构的新型无铅压电陶瓷体系,并申请了国家发明专利。该体系压电陶瓷的分子式可用[Bi0.5(Na1-xAgx)0.5]1-yBayTiO3表示。当x=0.06,y=0.06时,该压电陶瓷的压电常数d33为168 pC/N,机电耦合系数kp为0.31;掺入适量锰离子可将该陶瓷的机械品质因数Qm提高到160以上,同时其介电损耗tanδ可降低至0.020。该无铅压电陶瓷体系可采用传统陶瓷工艺和电子陶瓷公司在工业生产中使用原料来制备,其制备工艺性很好。

Mn掺杂(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3性能研究及其在滤波器上的应用

研究了Mn掺杂对(Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷性能的影响,并利用该材料研制出中频无铅压电陶瓷滤波器。Mn掺杂改善了(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3体系陶瓷的压电性能,当Mn含量达到0.3%(质量分数)时,d_(33)达到135 pC/N,k_p=31%,Q_m=183,适用于制作滤波器。采用厚度振动模式,制作出插入损耗为5 dB,中心频率为520 kHz,带宽大于10 kHz,阻带衰耗大于30 dB的中频无铅压电陶瓷滤波器。器件性能接近于同类含铅陶瓷中频滤波器(SFH系列)。

La^(3+)掺杂Bi_(0.5)(Na_(1-x-y)K_xLi_y)_(0.5)TiO_3陶瓷的微结构与电学性能

利用传统的电子陶瓷工艺制备了La3+掺杂Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了La3+掺杂对该体系陶瓷的介电压电性能与微观结构的影响.结果表明,少量的La3+掺杂可以改善该陶瓷的微结构;当掺杂量为0.1%时,该陶瓷体系的压电性能有较大的改善,室温下该体系配方的压电常数d33可达215 pC/N,径向机电耦合系数kp达到37.4%,但同时介电损耗增大,机械品质因子降低.当掺杂量达到1.5%以后,陶瓷的压电性能严重下降.

[Bi_(0.5)(Na_(1-x-y)K_xAg_y)_(0.5)]_(1-z)Ba_zTiO_3系压电陶瓷研究

采用传统固相法制备了一类新型的A位多重复合钛酸铋钠((Bi0.5Na0.5)TiO3,BNT)基无铅压电陶瓷[Bi0.5(Na1-x-yKxAgy)0.51]-zBazTiO3(BNKABT-x-y-z)。研究了K+、Ag+、Ba2含量对陶瓷微观结构和电学性能的影响。结果表明,在所研究的组成范围内,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构且准同型相界为0.15≤x≤0.20(y=0.015,z=0.06)。K+和Ba2+会抑制晶粒生长,Ag+对陶瓷晶粒影响不明显。室温下,当x=0.175,y=0.015,z=0.06时,该体系的压电常数d33为154pC/N,机电耦合系数kp为0.177,机械品质因数Qm为87,介电常数εr达1 010,介电损耗为0.034。

(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷的制备及其电学性能研究

采用固相合成法制备了(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷,通过XRD、SEM和电学性能测试方法研究了不同含量ZrO_2对陶瓷样品结构和性能的影响.XRD分析发现,ZrO_2的掺杂没有改变陶瓷的钙钛矿结构,但Zr元素的掺杂使得晶胞参数减小;SEM图片显示,随着ZrO_2的加入,样品平均晶粒尺寸减小,且晶粒尺寸分布更加均匀;ZrO_2的加入显著影响了样品的电学性能,随着ZrO_2的加入,室温剩余极化强度(P_r)、矫顽场(E_c)和压电常数(d_(33))都先增加后减小,当x=0.01时P_r和E_c分别达到最大值35.7μC/cm^2和4.72kV/mm,当x=0.03时d_(33)达到最大值144pC/N;随着ZrO_2的加入,陶瓷样品常温介电常数增大,退极化温度T_d逐渐下降,且各样品都具有典型的弛豫特性.

温度对溶胶-凝胶法制备Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3粉体X射线衍射特征的影响

作为一种主要的无铅压电陶瓷材料,Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)是一种优良的候选材料。以钛酸四丁酯、五水硝酸铋和无水乙酸钠为原料,用溶胶-凝胶法制备出清澈透明的BNT凝胶;BNT干凝胶经煅烧可得到BNT细粉。XRD谱线表明,其中主要含有杂相Bi12TiO20。随着温度的升高,杂相的强度逐渐降低;同时,由于温度的升高,BNT粉体的晶粒增大。XRD指标化后的结果表明,BNT粉体的(101)晶面的原子排列的有序度较好。

[Bi_(0.5)(Na_(1-x-y)K_xAg_y)_(0.5)]_(0.96)Ba_(0.04)TiO_3无铅压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统固相法制备出了新型BNT基多组元的[Bi0.5(Na1-x-yKxAgy)0.5]0.96Ba0.04TiO3(简称BNKABT-X-Y)无铅压电陶瓷,研究了该陶瓷的微结构和电学性能.X-射线衍射分析结果表明所研究组分陶瓷均能形成单一的钙钛矿结构.电学性能参数测试表明该陶瓷具有较好的压电性能,其中[Bi0.5(Na0.823K0.175Ag0.02)0.5]0.96Ba0.04TiO3陶瓷具有高的压电常数(d33=134 pC/N),高的机电耦合系数(kp=0.165),高的相对介电常数(εr=1295),机械品质因子Qm为94,介电损耗tanδ为0.036.

(1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3-xSnO_2无铅压电陶瓷的结构调控及其电学性能研究

采用固相合成法和常压烧结法制备了(1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3-xSnO_2(BNBTS,x=0.00-0.04)粉体和陶瓷,采用XRD、SEM和电性能测试手段对BNBTS陶瓷结构、铁电性能、压电性能和介电性能进行了分析,结果发现,添加不同量的SnO_2的陶瓷样品都形成了单一的钙钛矿结构;SEM图片显示,随着Sn O_2的加入,晶粒尺寸减小,晶粒尺寸分布更均匀;电学性能测试结果表明,SnO_2的加入明显改变了BNBTS陶瓷的电学性能,随着x的增大,Pr先增大后减小,在x=0.03时,Pr达到最大值36.5μC/cm^2,但x在0.01到0.03之间变化时,剩余极化强度Pr变化不明显,而矫顽场Ec则呈减小趋势;压电常数d_(33)随着x的增大先增大后减小,在x=0.02时,达到最大值134μC/N;各样品具有典型铁电体所具有的"蝴蝶状"的双向应变曲线,随着SnO_2含量的增加,负向应变减小,正向应变变大。随着SnO_2的加入,BNBTS陶瓷的室温介电常数变大,并表现出弛豫特性,在x=0.03时BNBTS陶瓷室温下的介电常数达到最大值1143。

(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-BaTiO_3的合成与压电性能

合成了具有单一钙钛矿结构的(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ba_xTiO_3超细粉料,研究其陶瓷的压电性能。结果表明,柠檬酸与金属离子的摩尔比(C/M^(n+))和前驱体溶液的pH值是影响溶胶与凝胶形成的主要因素,凝胶在600℃下热处理1 h后可形成单一钙钛矿结构的(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ba_xTiO_3超细粉料。用柠檬酸盐法合成粉料的颗粒细小、化学成分均匀,有利于提高(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(1-x)Ba_xTiO_3陶瓷的压电性能。在准同质相界附近的组分存在较多的自发极化取向,因而表现出优良的压电性能。x=0.06时,柠檬酸盐法制备陶瓷样品的压电常数d_(33)达到180 pC/N。

阻抗谱研究Yb^(3+)掺杂(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3陶瓷的电学性能

采用传统的固相合成法制备了(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(1-x)Yb_xTiO_(3 )(0≤x≤0.08)陶瓷,用X射线衍射仪和扫描电子显微镜测试了陶瓷的晶体结构和表面形貌,结果表明Yb^(3+)能够固溶到陶瓷晶格中形成钙钛矿结构,但随着掺杂量的增多会有杂相产生。用高温阻抗分析仪进行介电温谱的测试结果表明,Yb^(3+)的掺杂提高了陶瓷在高温下的温度稳定性,降低了介电损耗,并且使陶瓷的居里峰型变宽、峰值减小,弥散相变特征愈明显。阻抗谱和模谱的分析表明Yb^(3+)的介电弛豫行为主要是由载流子在晶粒间的长程迁移造成,掺杂降低了陶瓷中的氧空位数量,计算结果表明弛豫激活能随着掺杂量的增多不断变大。

溶胶-凝胶法制备(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(1-x)Ba_xTiO_3陶瓷的性能

测量了使用溶胶-凝胶工艺制备的(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(x=0,0.02,0.04,0.06)系无铅压电陶瓷的介电、压电和弹性参数。研究发现,该工艺制备的(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷具有此系列最强的压电性能,与传统工艺制备的该类压电陶瓷相比,溶胶-凝胶工艺制备的(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷具有压电常数(d33=173×10-12C/N)、机电耦合系数(kt=56%,kp=26%)、泊松比(ν=0.3)提高;频率常数(Nt=2250Hz·m,Np=2810Hz·m)、退极化温度(Td=75℃)降低以及介电常数(εTr33=820)、介电损耗(tgδ=3.9%)稍大的特点。

无铅压电陶瓷研究进展

无铅压电陶瓷的研究和开发是当前压电铁电材料领域的研究热点之一.综述了Bi0.5Na0.5TiO3基、K1-xNaxNbO3基、铋层状结构、钨青铜结构及BaTiO3基5类无铅压电陶瓷的研究进展,分析和评价了陶瓷体系、改性方法、制备工艺及陶瓷的压电铁电性能,重点讨论了Bi0.5Na0.5TiO3基与K1-xNaxNbO3基无铅压电陶瓷的体系构建、相变特性及电学性能的温度稳定性等关键科学和技术问题,并就无铅压电陶瓷今后的研究开发提出了几点建议.

钛酸铋钠钾锂无铅陶瓷的柠檬酸制备技术

以钠、钾、锂的碳酸盐为原料,采用柠檬酸盐—凝胶法制备了B i0.5(Na1-x-yL ixKy)0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了影响凝胶合成的各种工艺条件,利用TG-DTA,SEM,XRD,纳米粒度分析等技术分析了凝胶预烧温度及预烧粉体的粒度分布。研究结果表明:柠檬酸与金属离子的物质的量比、溶液浓度、pH是影响前驱液与凝胶形成的主要因素;用柠檬酸盐—凝胶法合成的B i0.5(Na1-x-yL ixKy)TiO3粉体粒度细小均匀,合成温度低;陶瓷的压电常数d33可达138 pC/N,其平面机电耦合系数kp为0.30。

CeO_2掺杂BNLKT陶瓷的压电性能与微观结构

利用企业的电子陶瓷工艺制备了CeO2掺杂Bi0.5(Na1-x-yLixKy)0.5TiO3无铅压电陶瓷,并研究了CeO2掺杂对该体系陶瓷的介电压电性能与微观结构的影响。X-射线衍射结果表明,掺杂的CeO2扩散进入了Bi0.5(Na1-x-yLixKy)0.5TiO3钙钛矿结构的晶格;SEM观察结果表明,少量的CeO2掺杂可改进该陶瓷的微结构;介电压电性能研究结果表明,CeO2掺杂对该陶瓷体系的综合性能有较大改善,室温下该体系配方的压电常数d33可达199 pC/N,径向机电耦合系数kp达39.3%,同时降低了陶瓷的介电损耗(tanδ=2.0%),提高了其机械品质因数。

BNBST无铅压电陶瓷的制备工艺研究

设计了(B i0.5N a0.5)1-x(B aaS rb)xT iO3(BNBST[100x-100a/100b])无铅压电陶瓷新体系。该体系压电陶瓷具有工艺特性及压电响应好,压电常数高的特点,且有实际应用前景的新型压电陶瓷材料体系。采用传统的陶瓷工艺制备了(B i0.5N a0.5)1-x(B aaS rb)xT iO3无铅压电陶瓷,研究了制备工艺参数对其物化结构性能的影响。生料的热重-差热(TGA-DTA)分析表明,粉料合成过程中,先是S rT iO3、B aT iO3的形成,然后是(B i0.5N a0.5)T iO3的形成,同时三者形成固溶体;密度测试表明,陶瓷的体积密度随烧结温度的升高而增大,可较易获得理论密度94%的陶瓷;X-射线能谱分析(EDAX)研究表明,陶瓷的B i、N a的挥发随着烧结温度的升高而加剧。研究结果表明,要制备性能优良的无铅压电陶瓷,需要精确控制制备工艺。

KNNS-BNKZ无铅压电陶瓷的制备及其电性能研究

采用传统固相法中的直接合成法和两步合成法制备了0.96(K_0.48Na_0.52)(Nb_1-x_Sb_x)O_3-0.04(Na_0.82K_0.18)_0.5Bi_0.5ZrO_3(KNNS-BNKZ)无铅压电陶瓷,研究了(Bi,Na,K)ZrO_3添加方式,以及Sb摩尔分数对KNNSBNKZ材料显微组织结构和电性能的影响规律。结果表明,采用直接合成法得到的KNNS-BNKZ陶瓷在室温下为四方相,而采用两步合成法得到的陶瓷在室温下为正交-四方两相共存,且随着Sb摩尔分数的增加,陶瓷材料的密度增大,室温下的相对介电常数增大,压电常数增大,居里温度降低。采用两步合成法制备的Sb摩尔分数为0.06的KNNS-BNKZ陶瓷具有最佳电性能:室温下,相对介电常数εr=1 659,介电损耗tanδ=0.038,居里温度T_C=243℃,压电常数d_33=138pC/N。

Sr掺杂BNT-BT压电陶瓷结构与性能研究

采用传统的电子陶瓷制备工艺制备了一系列0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07(Ba1-xSrx)TiO3(简写为BNBST100x;x=0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了陶瓷的结构、介电、压电性能变化特征。XRD分析表明,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构固溶体。陶瓷的介电、压电性能受Sr含量的影响显著。所有陶瓷样品表现出弥散相变特征。BNBST陶瓷的压电常数随着Sr含量的增加表现出先增大后减少的趋势。同时,当Sr含量为4mol%时,压电常数(d33)达到最大,分别为139.8pC/N。

新型BNT系高温陶瓷电容器材料的研究

采用固相合成工艺,制备了(Bi0.5Na0.5)(1–x)CaxTiO3(BNCT)陶瓷(x=0.01～0.14)。研究了Ca含量对BNCT陶瓷介电性能的影响。结果表明,所有BNCT陶瓷样品中都存在第二相TiO2;随着Ca含量的增加,BNCT陶瓷的介电峰向低温方向移动,介温曲线越来越平坦,剩余极化急剧减小,介质损耗逐渐减小。往x=0.12的BNCT陶瓷里掺入质量分数为1.5%的MnCO3,所得陶瓷样品的室温tanδ小于1%、绝缘电阻率达到1011?.cm,并满足–55～+250℃下,?C/C25℃≤±15%的高温MLCC的要求。

Ca,Sr掺杂BNT-BT压电陶瓷结构与性能研究

采用传统的电子陶瓷制备工艺制备了一系列0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07(Ba1-xAx)TiO3(简写为BNBAT100x;其中A=Ca,Sr,x=0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了陶瓷的结构、介电、压电性能变化特征。XRD分析表明,陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构固溶体。陶瓷的介电、压电性能受Ca,Sr含量的影响显著。所有陶瓷样品表现出弥散相变特征。当x<0.08时,BNBCT陶瓷的介电常数大于BNBST陶瓷,同时,BNBCT陶瓷室温介电常数在x=0.04时达到最大,而BNBST陶瓷此时具有最小的室温介电常数。陶瓷的压电性能受Ca,Sr含量的显著影响,当Ca含量为6mol%时,压电常数(d33)和平面机电耦合(kp)达到最大,分别为140.5pC/N和19.7%。而当Sr含量为4mol%时,BNBST陶瓷的压电常数(d33)达到最大为139.8pC/N,此时平面机电耦合(kp)为18.9%。