Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3系无铅陶瓷的压电、铁电及热释电性能

使用传统的固相烧结法制备了(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBaTiO3无铅压电陶瓷,研究了BaTiO3对陶瓷介电﹑压电﹑铁电及热释电性能的影响。X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析表明,适量的BaTiO3能完全固溶到Bi0.5Na0.5TiO3陶瓷中,当BaTiO3含量为0.05<x<0.09时,(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBaTiO3陶瓷处于三方四方两相共存状态,形成了准同型相界(MPB)。在MPB处,陶瓷的介电﹑压电、铁电及热释电性能均达到最佳:d 33~170pC/N,εr^869,k p^27%,P r^32.91μC·cm^-2,E c^26.5kV·cm^-1,p^2.01×10^-8 Ccm^-2·℃^-1,F V^1.81×10^-2 m 2·C^-1,F D^0.82×10^-5 Pa^-1/2。对阻抗频率特性的研究发现,BaTiO3的加入能使材料性能“软化”。研究还发现适量BaTiO3的加入能促使BNT压电陶瓷的退极化温度向高温方向移动,93Bi0.5Na0.5TiO3-7BaTiO3陶瓷在80℃开始由铁电相向反铁电相转变。

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.

BNT基无铅压电陶瓷的研究与进展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之二

Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷是目前研究最广泛、最具吸引力的无铅压电陶瓷体系。本文分析了BNT基无铅压电陶瓷近20年的发明专利,着重讨论了相关体系的压电铁电性能,并展望了BNT基压电陶瓷今后的发展趋势。

(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3(简写为NBT)基无铅压电陶瓷的发展现状、特性及影响因素,用分子轨道理论解释了NBT强铁电性的成因,对研究较多的三个体系:NBT-ATiO_3(A=Ca,Sr,Ba)、NBT-BNbO_3(B=Na,K)和NBT-Ln掺杂体系给予了概括介绍,内容包括成分配比、性能和应用,并提出了NBT基无铅压电陶瓷的设计原则。

(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3系无铅压电陶瓷研究现状与展望

BNT陶瓷由于具有良好的压电性、高居里温度和烧结过程中无毒、易控制性等优点而倍受青睐。本文介绍了无铅压电陶瓷的研究概况、相变过程及其基本性质、制备工艺,根据已有的研究经验着重对BNT陶瓷掺杂改性进行了探讨,并展望了它的发展前景。

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。

高性能无铅压电陶瓷(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3的制备与性能

采用企业的电子陶瓷工艺制备了(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNTBT-6)无铅压电陶瓷,研究了制备工艺对BNTBT-6陶瓷的晶相、微观结构与介电压电性能的影响。研究结果表明,烧结方式会对BNTBT-6陶瓷的晶相和性能产生一定的影响。电学性能研究结果表明,湿磨盖烧BNTBT-6陶瓷样品的压电性能优良,室温下陶瓷样品的压电常数d33达到195pC/N,机电耦合系数kp为35%,机械质量因子Qm达到130,介电损耗tgδ为0.025。

Bi0．5Na0．5TiO3基A位多重复合无铅压电陶瓷的研制

针对钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)基复合钙钛矿压电铁电材料,发明了多种新的ABO3型A位多重复合无铅压电陶瓷体系.这些新的无铅压电陶瓷具有压电铁电性能优良、铁电电滞回线矩形度高、压电铁电性能的温度特性好、工艺稳定性和重复性好等特点.所测得的一个体系(Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3)的d33达230pC/N,其kp达0.40,Pr达40μC/cm2,矫顽场Ec则较低(小于4 kV/mm);变温铁电电滞回线测试表明,在温度接近200℃时,该陶瓷还具有很好的铁电电滞回线.该体系无铅压电陶瓷性能优异,工艺性好,具有实用性.

从PZT体系看无铅压电陶瓷的可能应用

总结了主要以(Bi0.5Na0.5)TiO3和NaNbO3为基的无铅压电陶瓷的性能,以Pb(Ti,Zr)TiO3基二元系、三元系压电陶瓷的性能与应用为参考,分析了无铅压电陶瓷可能的器件应用。此外,还对拓宽无铅压电陶瓷应用需要改进的性能提出了建议。

三种化学方法合成K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粉体的机理比较

采用溶胶-凝胶法、水热法和溶胶-凝胶-水热法三种化学方法合成K0.5Bi0.5TiO3(KBT)无铅压电陶瓷粉体.用X射线衍射(XRD)分析产物的结构,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察产物的形貌.实验结果表明,三种化学方法均可获得纯钙钛矿相KBT粉体,但不同工艺获得的粉体在形貌和生成机制上有很大的不同.溶胶-凝胶法属高温固相扩散机制,需要700℃以上温度煅烧才可获得KBT纯相,且粉体颗粒度大、团聚严重.水热法符合溶解-结晶机制,生长出四方形的KBT纳米片.溶胶-凝胶-水热法利用了凝胶团聚体空间链状结构的模板作用,通过原位结晶机制生长出KBT纳米线.

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。

复合烧结助剂对CSLST微波介质陶瓷的性能影响

研究了复合添加12.5wt%Li2CO3-B2O3-CuO(LBC)玻璃和不同含量(0～4.0wt%)Bi2O3对(Ca0.9375Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3(CSLST)微波介质陶瓷烧结特性、相组成和介电性能的影响,分析了CSLST陶瓷与银的共烧行为。结果表明:复合添加LBC玻璃和Bi2O3能有效降低CSLST陶瓷烧结温度至875℃,XRD分析结果显示添加0～1.0wt%Bi2O3有Cu3Ti3O和CaCu3Ti4O12新相产生,当Bi2O3的添加量大于2.0wt%,杂相消失。随着Bi2O3添加量的增加,陶瓷的频率温度系数τf向负方向偏移。复合添加12.5wt%LBC玻璃和2.0wt%Bi2O3的CSLST陶瓷,在875℃保温5 h烧结后,具有优良的微波介电性能:εr=78.9,Q×f=1852 GHz,τf=3×10-6/℃。该材料与银共烧界面结合状况良好,无明显扩散,适合作为LTCC的材料。

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

Y_2O_3掺杂对(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3无铅压电陶瓷性能的影响研究

采用传统固相反应法制备了Y2O3掺杂(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(简写为BNBT6)陶瓷[简称为BNBT6-x(wt%)Y2O3陶瓷]。研究了Y2O3(0.2wt%～0.8wt%)掺杂对BNBT6陶瓷的结构、介电、压电、铁电性能的影响。结果表明,所有Y2O3掺杂陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿结构;陶瓷的介电、压电、铁电性能受Y2O3掺杂的影响较为显著:当掺杂0.4wt%Y2O3时,10kHz频率下测得的室温εr达到1530,且tanδ较小,为0.050,d33达到152pC/N,kp=0.27,Qm=134。掺杂0.2wt%的Y2O3时BNBT6陶瓷的d33为145pC/N,kp增大到0.29,Qm达到173,tanδ为0.053;掺杂适量YO的BNBT6陶瓷铁电性能也得到改善。

无铅压电陶瓷的研究进展

BaTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和K0.5N0.5NbO3三大体系无铅压电陶瓷因其优异的压电介电性能,尤其是以准同型相界(MPB)多晶型相界(PPB)附近优异的压电性能受到极为深入和广泛的研究。结合近几年相关文献报道,分析和评价了三大体系无铅压电陶瓷的组分设计和相界构建与性能调控的最新研究进展,讨论了离子或化合物掺杂改性、制备工艺以及压电性能与微观结构之间的关系等关键科学和技术问题。分析并展望了体系构建、新制备工艺以及相关理论在无铅压电陶瓷研究领域的研究前景。

[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。

银掺杂Bi_(0.5)(Na_(0.825)K_(0.175))_(0.5)TiO_3陶瓷的结构与性能

采用传统固相法制备了无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.825K0.175)0.5TiO3+x%Ag2O(BNKTA-x,质量分数x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0,1.5),利用XRD、SEM等测试技术分析表征了该体系陶瓷的结构、压电与介电性能。XRD分析表明,在1 175℃/2 h烧结条件下,当Ag的质量分数低于1.0%时,陶瓷呈单一相的钙钛矿结构。所有陶瓷晶粒大多成四方晶形,晶界明显,表面致密度高,Ag的引入促进了陶瓷晶粒的生长。另外,加入Ag后,陶瓷样品气孔率降低,当Ag的质量分数在0.3%附近时陶瓷的致密性最好。BNKTA-x体系陶瓷具有较好的电学性能:压电常数d33=147 pC/N,机电耦合系数kp=0.31,介电常数rε=1 059,介电损耗tanδ=0.029,机械品质因数Qm=247。

熔盐法合成钛酸铋钾陶瓷粉体

以K2CO3,Bi2O3和TiO2为反应物,KCl为熔盐,通过熔盐法在600℃成功合成纯钙钛矿结构K0.5Bi0.5TiO3(KBT)无铅陶瓷粉体。探寻了制备过程中影响粉体颗粒大小和形貌的工艺参数,并对影响机理进行了探讨。结果表明,与传统固相法相比,熔盐法合成温度显著降低且颗粒平均粒径明显减小。固相法合成的粉体平均粒径为115nm,KCl含量5%和20%的熔盐法合成粉体平均粒径为78nm和67nm。此外,实验发现随着熔盐量的增加,易合成各向异性的棒状粉体。

锂掺杂BNKT无铅压电陶瓷的制备与电学性能

采用传统电子陶瓷工艺制备了无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.825K0.175)0.5TiO3+x%Li2CO3(x=0～10,质量分数),利用X线衍射(XRD)和扫描电镜等测试技术分析表征了该体系陶瓷的结构、介电与压电性能。结果表明,Li的添加改善了该体系陶瓷的烧结性能,烧结温度明显降低,弛豫程度增强;XRD结果表明,x<5.0时,陶瓷具有单一钙钛矿结构。Li的引入改善了该体系的电学性能,室温下该体系的压电常数d33可达174 pC/N,平面机电耦合系数kp达到29.7%。掺Li后,该陶瓷的去极化温度(Td)有所提高,其中当锂的质量分数增至1.0时,该陶瓷的Td高达180℃。

BNT-BT粉体的低温合成及陶瓷性能研究

研究了0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3[记为BNT-6BT]无铅压电陶瓷的预烧温度对陶瓷粉体相结构的影响,并在低温合成了BNT-6BT陶瓷粉体,利用这些粉体,采用传统固相烧结工艺,制备了BNT-6BT无铅压电陶瓷;研究了不同预烧温度对BNT-6BT压电陶瓷压电性能、介电和铁电性能的影响。结果表明BNT-6BT陶瓷粉体可以在600℃合成,与通常在900℃合成相比,大大降低了BNT-6BT陶瓷粉体的预烧温度;采用传统的陶瓷固相烧结工艺,利用在600℃合成的粉体所制备的压电陶瓷,其电学性能有所提高:密度ρ=5.87g/cm3,压电常数d33=141pC/N,平面机电耦合系数kp=0.30,机械品质因数Qm=141,居里温度TC=278℃,去极化温度Td=132℃,相对介电常数εr=1643,自发极化强度Pr=23μC/cm2和矫顽场Ec=32kV/cm。