温度稳定剂掺杂PLZT-PZN-PNN-PSN压电陶瓷及安防报警器的制备与性能研究

采用固相烧结法制备了温度稳定剂掺杂PLZT-PZN-PNN-PSN的压电陶瓷。通过XRD对组分进行物相分析,并研究了不同温度稳定剂掺杂量对组分的密度及压电介电性能的影响,并装备成安防报警器,分析了安防报警器的性能。研究表明:不同温度稳定剂含量掺杂组分的密度先增大后减小,在x=0.02处最为致密;样品均为呈现单一的ABO_(3)型钙钛矿结构。随着温度稳定剂含量的增加,压电介电性能先增大后减小,在x=0.02处性能最优,即相对介电常数(ε_(r)):3408、压电常数(d_(33)):611pC/N、平面机电耦合系数(K_(p)):0.78。将最优组分制备的安防报警器在高低温环境下测试的声压≥85dB,满足市场使用要求。

光固化3D打印制备高性能BaTiO_(3)压电陶瓷

光固化3D打印技术在制备异形压电陶瓷方面具有广阔的应用前景。本文采用数字光处理技术制备了钛酸钡(BaTiO3)压电陶瓷,研究了坯体形貌、烧结温度对钛酸钡微观结构的影响。结果表明,曲拉通X-100的引入使陶瓷料浆的黏度小于3 Pa·s,同时陶瓷粉体的引入未改变树脂的性质。陶瓷坯体层间结合良好,且无明显缺陷。烧成后的BaTiO_(3)陶瓷内部含有四方与正交两种晶相,剩余极化强度为27.6μC/cm^(2),矫顽场为4.6 kV/cm,相对介电常数为2512,介电损耗为0.0091,居里温度为167℃,介电常数为182 pC/N。

压电陶瓷可控机械密封多场耦合模型与调控性能分析

提出一种基于压电陶瓷的可控机械密封结构,基于有限元软件分析施加电压和压电陶瓷数量对密封静环端面的变形规律;考虑密封动静环与润滑液膜间的热力耦合作用,建立可控机械密封的流固热耦合模型,研究施加电压和压电陶瓷数量对密封调控性能的影响。结果表明:施加电压的压电陶瓷使静环端面产生了径向锥度和周向波度变形,变形量随电压的增大而增加;静环端面变形在增大液膜承载力的同时减小了端面接触力;压电陶瓷数量的增多减小了周向波度变形,增大了径向锥度变形,使静环端面变形趋于周向均匀化;增大压电陶瓷电压可实现密封端面润滑状态的转变,使密封端面摩擦温升降低,使泄漏率控制在允许范围之内。

Cr_(2)O_(3)掺杂BS-PMS-PZT大功率压电陶瓷的电学性能及温度稳定性

采用固相烧结法制备掺杂不同原子分数(0~0.8%)Cr_(2)O_(3)的0.05BiScO_(3)-0.05Pb(Mn_(1/3)Sb_(2/3))O_(3)-0.9Pb(Zr_(0.45)Ti_(0.55))O_(3)陶瓷,研究了Cr_(2)O_(3)掺杂量对陶瓷微观结构、电学性能及温度稳定性的影响。结果表明:不同Cr_(2)O_(3)掺杂量陶瓷均为钙钛矿结构,未检测到杂相峰;随着Cr_(2)O_(3)掺杂量的增加,陶瓷的三方相逐渐出现且含量增加,四方相含量略有下降,平均晶粒尺寸不断增大,相对密度先增大后减小。随着Cr_(2)O_(3)掺杂量的增加,陶瓷的压电常数与机械品质因数均先升后降,介电损耗增大,机电耦合系数基本先增后减,居里温度降低;当Cr_(2)O_(3)原子分数为0.4%时,陶瓷的综合电学性能最佳,并且温度稳定性良好,从室温到260℃,压电常数下降率仅为32%,低于DM-8型商用PZT-8改性压电陶瓷(53%)。

径向多层压电陶瓷变压器的性能分析

本文简要介绍了径向压电陶瓷变压器的发展历史,阐述了它的工作原理、基本结构及它的等效电路,并详细分析了它的效率、共振频率、输出功率、电压变比等性能。

B_(2)O_(3)掺杂对0.76BF-0.24BT高温无铅压电陶瓷结构与性能影响

为研究掺杂B_(2)O_(3)对陶瓷的影响,采用固相合成法制备了0.76BiFeO_(3)-0.24BaTiO_(3)-xB_(2)O_(3)(简称0.76BF-0.24BT-x BO)高温无铅压电陶瓷,x为摩尔分数。对0.76BF-0.24BT-x BO陶瓷相结构、微观形貌组织、电学性能、居里温度以及退极化温度进行测试分析。XRD分析表明所有样品均为纯三方钙钛矿结构。观察陶瓷微观形貌,发现晶粒分布均匀,晶界之间有液相存在,且晶粒尺寸随着x增加而增大。陶瓷最佳烧结温度从960℃降至940℃。当x=0.1时,压电常数和剩余极化强度达到最大值,分别为101 pC·N^(-1)、21.5μC·cm^(-2)。0.76BF-0.24BT-x BO陶瓷有着良好的高温稳定性:居里温度T_(C)为585℃,退极化温度T_(d)=560℃。研究结果表明,掺杂B_(2)O_(3)具有改善0.76BF-0.24BT陶瓷微观形貌组织、降低烧结温度和提高电学性能的作用。

CuO掺杂(Ba,Ca)(Ti,Sn)O_(3)陶瓷的结构与压电性能

(Ba,Ca)(Ti,Sn)O_(3)(BCTS)压电陶瓷具有优异的压电性能,在压电传感器、换能器领域表现出巨大的应用潜力。其烧结温度非常高(通常在1450℃以上),导致其在实际应用中受到限制。为了降低烧结温度,本研究以(Ba_(0.95)Ca_(0.05))(Ti_(0.90)Sn_(0.10))O_(3)为基体,选择CuO作为烧结助剂,通过传统固相烧结法制备BCTS-xCuO压电陶瓷,系统研究CuO含量对BCTS陶瓷的烧结温度、结构及介电、压电性能的影响规律。研究发现,加入CuO后,陶瓷主相为钙钛矿结构,存在少量杂相,可能是Ba_(2)TiO_(4)和Ba_(2)Cu_(3)O_(5.9)。CuO掺杂能有效将陶瓷的烧结温度从1480℃降低至1360℃,提高压电陶瓷的相对致密度,增大陶瓷的平均晶粒尺寸。当x=0.03时,陶瓷获得最高相对致密度(98.7%)和最大平均晶粒尺寸(22.5μm),同时获得最优异的电学性能:压电系数d_(33)=573 pC/N,机电耦合系数k_(p)=36%,相对介电常数ε_(r)=9467,介电损耗tanδ=0.021。与其他低温烧结的BaTiO_(3)基陶瓷相比,x=0.03陶瓷组分在低烧结温度下具有更高的d33,表现出优异的综合性能。本研究结果表明,CuO掺杂可有效降低BCTS陶瓷的烧结温度,提高压电性能,为其在压电器件领域的应用提供指导。

温度稳定剂掺杂PLZT-PZN-PNN-PSN压电陶瓷及安防报警器的制备与性能研究

采用固相烧结法制备了温度稳定剂掺杂PLZT-PZN-PNN-PSN的压电陶瓷。通过XRD对组分进行物相分析,研究了不同温度稳定剂掺杂量对组分的密度及压电介电性能的影响,并装备成安防报警器,分析了安防报警器的性能。研究表明:不同温度稳定剂含量掺杂组分的密度先增大后减小,在x=0.02处最为致密;样品均为呈现单一的ABO3型钙钛矿结构。随着温度稳定剂含量的增加,压电介电性能先增大后减小,在x=0.02处性能最优,即相对介电常数(εr):3408、压电常数(d33):611p C/N、平面机电耦合系数(Kp):0.78。将最优组分制备的安防报警器在高低温环境下测试的声压≥85d B,满足市场使用要求。

原料颗粒度对(K,Na)NbO_(3)基陶瓷压电性能的影响

原料是制备高质量陶瓷的基础,原料颗粒度和均匀性是制备高品质陶瓷的约束条件之一.采用原料预球磨的方法有效地降低了原料的颗粒度,对比研究了预球磨前后原料颗粒度对混合粉体形貌和陶瓷样品压电性能的影响.结果表明,预球磨处理的原料混合物粉体的颗粒度比未经处理的原料混合物料体的颗粒度更小、分散更均匀,进而将所制备的(K_(0.45)Na_(0.55))_(0.98)Li_(0.02)Nb_(0.76)Ta_(0.18)Sb_(0.06)O_(3)陶瓷的压电常数d 33的最大值从345 pC/N提高到了393 pC/N.

基于Pb(Sb_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-Pb(ZrTi)O_(3)的高灵敏度压电陶瓷研究

改善锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷灵敏度并增强其在静水压下的稳定性具有重要的实际意义。本文采用传统固相反应法,制备了xPb(Sb_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-(1-x)Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))(PSN-PZT,x=0.018,0.020,0.022,0.025,0.030)压电陶瓷,研究了PSN对PZT压电陶瓷物相、显微形貌、居里温度、介电性能、铁电性能及压电性能的影响,对比测试了PSN-PZT及传统高灵敏度压电陶瓷在5~30 MPa的灵敏度。结果表明,PSN的引入能明显改善PZT压电陶瓷灵敏度,提升其静水压优值(HFOM)。当x=0.020时,PSN-PZT陶瓷拥有最佳的电学性能,此时平面机电耦合系数k_(p)=0.641、纵向压电应变常数d_(33)=325 pC/N、横向压电电压常数g_(31)=16.642 mV·m·N^(-1)、等静压压电电压常数g h(5 MPa)=9.91 mV·m^(-1)·Pa^(-1)、HFOM(5 MPa)=679×10^(-15) Pa^(-1)。

高T_c铋层状压电陶瓷结构与性能

综述了铋层状压电陶瓷的结构特点及性能研究．铋层状压电陶瓷的结构由（Ｂｉ２Ｏ２）２＋层和钙钛矿层（Ａｍ－１ＢｍＯ３ｍ＋１）２－按一定规则共生排列而成．此处 Ａ为适合干 １２配位的离子；Ｂ为适合于八面体配位的离子，ｍ为一整数，其值一般为１～５．与钛酸钡（ＢａＴｉＯ３）或锆钛酸铅（ＰＺＴ）陶瓷相比，铋层状压电陶瓷具有以下特点：低介电常数、高Ｔｃ、机电耦合系数各向异性明显、低老化率、高电阻率等． 先前研究证明，居里温度不仅与极化原子位移、自发极化强度、Ａ位Ｂｉ含量有关，而且还与取代离子的特性诸如离子半径、电负性、核外电子排布有关．压电活性低是铋层状陶瓷的本质缺点，通常发展该材料的途径为化学取代或晶粒取向技术．研究材料结构与性能之间的关系有助于发展铋层状压电陶瓷材料．

中温烧结PZN-PZT系陶瓷的压电性能研究

在多层压电器件的研制过程中，为实现压电陶瓷和Ａｇ／Ｐｄ内电极的共烧结，本文对中温１１００～１１４０℃范围烧成的ＰＺＮ－ＰＺ－ＰＴ系压电陶瓷的电性能进行了研究，结果表明，保温时间对该组成的压电介电性能有重要的影响，随保温时间的延长，ｄ３３从４２０×１０－１２Ｃ／Ｎ增加到 ５６０×１０－１２Ｃ／Ｎ， Ｔ３３从 ２１８０增加到 ２９００。

氧化铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响

用传统固相反应法制备了结构致密的铌酸铋钾钠[(Na0.5K0.5)1–3xBixNbO3,0≤x≤0.05]无铅压电陶瓷,研究了掺杂氧化铋(Bi2O3)对铌酸钾钠(Na0.5K0.5)NbO3(NKN)晶体结构和压电性能的影响。结果表明:当Bi2O3含量x<0.02时,能得到具有纯钙钛矿结构的(Na0.5K0.5)1–3xBixNbO3陶瓷。最佳烧结温度随Bi2O3含量的增加而升高,与纯铌酸钾钠陶瓷相比,样品密度显著提高。Bi2O3掺杂量对铌酸钾钠的压电性能有很大影响,其压电常数(d33),机电耦合系数(kp,kt)随Bi2O3含量的增加先升高而后降低,并在x=0.01时达到最大值,机械品质因数(Qm)有明显提高。实验表明:当x=0.01时,(Na0.5K0.5)1–3xBixNbO3无铅压电陶瓷的密度达4.42g/cm3,表现出优异的压电性能:d33=154×10–6C/N,kp=45%,kt=46%,介电损耗tanδ=3.5%,相对介电常数εr=598,Qm=138。

一种大功率压电陶瓷变压器材料研究

采用传统陶瓷工艺制备了Pb(Ni1/2W1/2)O3-Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-Pb(Ti1/2Zr1/2)O3(PNW-PMS-PZT)四元系压电陶瓷。分析了粉体和陶瓷的相结构组成,结果表明烧结温度的提高和PZT含量的增加有助于钙钛矿相的生成,同时发现PZT的含量在0.91～0.93附近有准同型相界存在。研究了室温下烧结温度和PMS含量对相对介电常数εr,机电耦合系数kp,机械品质因数Qm和压电常数d33的影响,实验表明在室温下随着PMS含量的增加εr、kp、d33逐渐减小,Qm增加;随着烧结温度的提高,kp、d33增大。制得了室温下εr为1959,d33为390pC/N,kp为0.614,Qm为1349的大功率压电陶瓷变压器压电材料。

(1-x)Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-xNaNbO_3系无铅压电陶瓷的机电性能

采用传统陶瓷的制备方法,制备了(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xNaNbO3(x=0～0.08)压电陶瓷。X射线衍射分析表明:所研究的组成 均能够形成纯钙钛矿(ABO3)型固溶体。不同频率下陶瓷材料的介电常数温度曲线显示该体系材料具有典型的弛豫铁电体特征,且随着x 的增加,其弛豫性特征愈明显。室温下陶瓷材料的饱和电滞回线表明:所研究组成均为铁电体,材料的剩余极化强度Pr在x=0.02时具有最 大值。检测了不同组成陶瓷的压电性能,发现材料的压电常数d33和平面机电耦合系数Kp随着x值的增加先增加后降低,在x=0.02时,陶瓷 的d33=88pC/N,Kp=0.1792,为所研究组成中的最大值,材料的介电常数εT33/ε0和介电损耗tanδ则随x值的增加而增加。

(1-3x)NBT-2xKBT-xBT系无铅压电陶瓷性能研究R&D

通过XRD分析,发现该体系陶瓷都能形成单一的钙钛矿型固溶体,并在0.025≤x≤0.035范围内具有三方和四方共存结构,为该体系的准同型相界。当x=0.035时,陶瓷的压电常数d33达到150 pC/N,平面机电耦合系数kp达到0.297 7,均高于相应两元体系的压电性能。测定了该体系陶瓷材料的介电常数–温度曲线和电滞回线,发现该体系陶瓷的介电温谱都存在两个介电反常峰,分别对应于陶瓷材料的铁电–反铁电和反铁电–顺电相变。同时,该体系陶瓷具有弛豫铁电体性质。

(K_(0．5)Na_(0．5))NbO_3-LiNbO_3无铅压电陶瓷的烧结特性和压电性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(1-x)(K0．5Na0．5)NbO3-xLiNbO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征．制备的(K0．5Na0．5)NbO3-LiNbO3陶瓷为单一的钙钛矿结构,室温下其相结构随LiNbO3含量增加逐渐由正交相向四方相转变,显微结构也由于LiNbO3含量的不同而表现出很大差异．与(K0．5Na0 5)NbO3陶瓷相比,(K0．5Na0．5)NbO3-LiNbO3陶瓷的烧结温度降低,烧结特性得到改善．(K0．5Na0．5)NbO3-LiNbO3陶瓷表现出优越的压电性能,其中0．94(K0．5Na0．5)NbO3-0．06LiNbO3(x=0．06)陶瓷的压电常数d33达到205pC／N,机电耦合系数kp为40．3％,kt达到49．8％．

PMNT陶瓷材料的压电介电性能研究

本文研究了准同型相界处铌镁酸铅－钛酸铅（ＰＭＮＴ）陶瓷材料的介电压电性能，合适的组份和烧结，可使ＰＭＮＴ陶瓷材料具有较好的压电性能，ｄ３３达５４０ｐＣ／Ｎ，ｋｔ达０．５０以上．观察了不同烧结工艺下陶瓷材料的微观结构，烧结时间过长不仅使晶粒尺寸变大，亦可造成晶粒快速生长．对化学组成和微观结构与压电性能之间的关系进行了讨论．

Sb_2O_3掺杂(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷的压电与介电性能研究

采用传统陶瓷的制备方法，制备出Sb2O3掺杂的（Na0．84K0．16）0．5Bi0．5TiO3的无铅压电陶瓷。XRD分析表明，Sb2O3的掺杂量在0．1％～0．6％（质量分数）范围内都能够形成纯钙钛矿（ABO3）型固溶体。陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷在升温过程中存在两个介电常数温度峰，结合不同温度下的电滞回线观测，认为两个介电峰分别是材料的铁电-反铁电和反铁电-顺电相变，宽化的介电峰同时也表明所研究陶瓷具有驰豫铁电体特征。测试了不同组成陶瓷的压电性能，在Sb2O3掺杂量为0．1％时陶瓷的压电常数d33=124pC／N，为所研究组成中的最大值，平面机电耦合系数kp=24．87％，略有下降，材料的介电常数ε33^T／ε0和介质损耗tanδ则随掺杂量的增加而增加。

Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3 BaTiO_3 系无铅压电陶瓷的弛豫相变特征和铁电性能

研究了(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3xBaTiO3系无铅压电陶瓷的弛豫相变特性和铁电性能。X射线衍射分析表明:当0.06≤x≤0.10时,该体系陶瓷具有三方、四方相共存的晶体结构。通过测试材料的介电温谱分析发现:当x≥0.10时,该体系陶瓷在200℃以上具有弛豫铁电体的特征。通过测试样品在不同温度的电滞回线,认为该体系材料在一定组成范围内随温度的升高存在反铁电中间相。通过研究样品的铁电性能发现:当x=0.10时,材料的矫顽场达到极小值。