Nb改性Bi_4Ti_3O_(12)高温压电陶瓷的研究

采用同相法（成型压力～12MPa）获得了Nb改性的Bi4Ti3O12（BIT＋xmol％Nb2O5）层状压电陶瓷．研究发现随着Nb2O5含量的增加，a－b面取向的品粒逐渐增多，晶粒尺寸愈细化与均匀．Nb2O5的引入明显降低了BIT系列陶瓷的导电率和介电损耗，提高了陶瓷的相对密度、压电与机电性能．适量Nb2O5（x=4．00）掺杂时，陶瓷的电导率（-10^-13S／cm）比纯BIT的降低了2个数量级，且该陶瓷的相对密度ρ=98．7％，tanδ=0．23％，d33=18pC／N，Qm=2804，kp=8．1％，kt=18．6％，Np=2227Hz·m，Nt=2025Hz·m．BIT＋xmol％Nb2O5（x=4．00）陶瓷在600℃经退极化处理后，其d33基本保持不变（-17pC／N），表明该材料在高温器件领域具有良好的应用前景．

Sm_2O_3掺杂(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3-Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Sm2O3掺杂的(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BCZT)无铅压电陶瓷.借助XRD、SEM等手段对该陶瓷的显微结构与电性能进行了研究.结果表明,Sm2O3的掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度点Tc从85℃提高到95℃.当Sm2O3掺杂量为0.02wt%～0.1wt%时,样品具有典型ABO3型钙钛矿结构.Sm2O3掺杂量为0.02wt%时,所得陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为590 pC/N、0.52、43、1.3%和3372.

Fe_2O_3掺杂(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3-Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BCZT)无铅压电陶瓷。借助XRD、SEM、阻抗分析仪等对该陶瓷的相组成、显微结构以及压电和介电性能进行了研究。结果表明,Fe2O3掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度Tc从85℃提高到95℃;当Fe2O3掺杂为0.02wt%～0.1wt%时,陶瓷样品均为ABO3型钙钛矿结构;少量Fe2O3掺杂促进了陶瓷晶粒的生长,但随着Fe2O3掺杂量进一步增加,陶瓷晶粒随之细化;当Fe2O3掺杂量为0.04wt%时,陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为400 pC/N,0.40,51,0.023和3482。

Sr和Nb复合掺杂Bi4Ti3O12基高温压电陶瓷的研究

采用传统固相法制备了Bi4Ti3O12+0.91wt%Nb2O5+xwt%SrCO3(BTNO-Sr,0.00≤x≤1.50)层状压电陶瓷,研究了Sr掺杂对BTNO系陶瓷微观结构与电性能的影响。结果表明所有样品均为单一的铋层状结构相陶瓷。适量引入Sr能使BTNO系陶瓷的晶粒尺寸细化与均一,表现出介电弥散性,并改善其压电﹑机电和铁电性能。当x=0.50时,样品性能最佳:相对密度ρ=98.8%,压电常数d33=22 pC/N,平面机电耦合系数kp=9.5%,机械品质因子Qm=4462,剩余极化强度Pr=13.01μC/cm2,居里温度Tc=620℃。此外,介电性能和热稳定性能研究显示材料x=0.50具有好的压电稳定性,适合于制备高温高频压电器件。

K_4CuNb_8O_(23)掺杂对K_(0.44)Na_(0.52)Li_(0.04)Nb_(0.86)Ta_(0.10)Sb_(0.04)O_3压电陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了K0.44Na0.52Li0.04Nb0.86Ta0.10Sb0.04O3+xmol%K4CuNb8O23(0≤x≤2)(简称LF4-KCN)无铅压电陶瓷,使用XRD、SEM、Agilent4294A精密阻抗分析仪等对该体系的相组成、显微结构、压电及介电等性能进行表征。XRD分析表明,随着KCN含量的增加,室温时样品由四方相向正交相转变,且当x≥1时,出现K6Li4Nb10O30杂相。SEM分析表明,掺入KCN后,样品晶粒尺寸减小,晶粒轮廓清晰。随着KCN含量的增加,在100℃附近的介电常数温度曲线上出现第二介电常数极大值,即正交→四方铁电相变温度TO-T,同时居里温度TC向低温方向移动。KCN掺杂量对LF4的电性能有很大影响,表现为"硬性"掺杂,其压电常数d33,平面机电耦合系数kp,1kHz频率下的介电损耗tanδ和介电常数εr均随着KCN含量的增加而降低,而机械品质因素Qm整体提高,样品的密度也显著增大。

CaTiO_3掺杂PbNb_2O_6高居里温度压电陶瓷的研究

采用传统电子陶瓷的制备方法，系统研究了（1-x）PbNb2O6-xCaTiO3（x=0、0．01、0．02、0．03、0．04）系高居里温度压电陶瓷。XRD分析表明，x=0时，材料只能形成三方非铁电相钨青铜结构，而x在0．01～0．04mol范围内均能形成钨青铜型固溶体，利用XRD数据计算了晶体的晶格常数随x的变化，发现随着CaTiO3含量增加，晶胞体积减小。陶瓷材料的居里温度测试结果表明该体系具有高的居里温度（Tc〉400℃）。测试了不同组成陶瓷的压电、介电性能，CaTiO3的掺杂量为x=0．03时陶瓷样品的压电常数达到d33=64pC／N，平面机电耦合系数kp=0．269，材料的介电常数ε33^T／ε0=293，介质损耗tanδ=0．021，居里温度Tc=570℃，该组成具有优异的压电性能，适合于高温环境下的使用。

Co_2O_3掺杂0.85PZT-0.15PZN压电陶瓷的性能

研究了添加Co2O3对0．85PZT-0．15PZN陶瓷的压电和介电性能的影响．研究结果表明：随着Co2O3掺杂量从0增加到0．4％，介电损耗因子tanδ大幅降低，同时压电常数d33和介电常数εr降低．当添加质量分数为0．4％的Co2O3时，tanδ，d33,εr分别由未掺杂时的0．024，360pC／N，1100降低到0．003，220pC／N，600．当添加Co2O3超过0．4％时，d33,εr，tanδ的下降趋于平缓；当添加Co2O3超过0．7％时，陶瓷的漏电流增加，难以极化．实验发现，添加质量分数为0．4％的Co2O3比未掺杂陶瓷的烧成温度降低了近100℃，并且形成了晶粒尺度在1．0～2．5μm均匀致密的陶瓷．

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。

CuO/CeO_2共掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3无铅压电陶瓷性能研究

采用固相反应法制备了CuO、CeO2共掺杂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3(BCZT)无铅压电陶瓷,研究了CuO的掺杂量对所制陶瓷晶体结构、压电及介电性能的影响。结果表明:CuO的加入,进一步降低了预先经0.05%(质量分数)CeO2掺杂的BCZT陶瓷的烧结温度;在1 250℃烧结时,仍可获得纯钙钛矿结构的BCZT陶瓷。当CuO掺杂量为质量分数0.2%时,所制BCZT陶瓷具有最佳的压电性能:d33=370 pC/N,tC约为93℃,tanδ=0.0147。

铋掺杂对(Na_(0.5)K_(0.5))NbO_3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了掺铋(Na0.5K0.5)NbO3(NKN)无铅压电致密陶瓷,研究了Bi2O3对(Na0.5K0.5)NbO3晶体结构和压电性能的影响。结果表明:当Bi2O3含量小于0.7%(质量分数,下同)时,能得到具有纯钙钛矿结构的NKN基陶瓷,其烧结温度随着Bi2O3掺杂量的增加而升高,试样密度与纯NKN陶瓷相比有显著提高。(Na0.5K0.5)NbO3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=0.5%时达到最大值,而且机械品质因子Qm大大提高。当Bi2O3掺杂量为0.5%时,(Na0.5K0.5)NbO3无铅压电陶的密度达4.46g/cm3,表现出优异的压电性能,d33=138pC/N,kp=46%,kt=44%,tanδ=2.9%,εr=466和Qm=167。

(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(1-x)Zr_x)O_3无铅压电陶瓷的性能研究

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti1-xZrx)O3(BCTZ)无铅压电陶瓷,研究Zr含量(x=0～0.15)对BCTZ陶瓷微观结构和电性能的影响。结果表明:所有样品均具有纯的钙钛矿结构;随Zr含量的增加,室温下样品逐渐由四方相向三方相转变,在0.05<x<0.1范围内两相共存;样品的压电常数d33、平面机电耦合系数kp、剩余极化强度Pr和相对介电常数εr均随Zr含量的增加呈现先增加后减小的趋势,而矫顽场Ec则逐渐降低。样品的综合性能在x=0.08处达到最佳值:d33=461 pC/N,kp=50.7%,Pr=14.1μC/cm2,Ec=4.1 kV/cm,εr=3696,表明该材料具有良好的应用前景。

预烧温度对(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Hf0.1)O3压电陶瓷电性能的影响

采用固相法分别在1100~1250℃的预烧温度下制备了(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Hf_(0.1))O_3(BCHT)无铅压电陶瓷,通过对所制备陶微观结构和电性能的测试,发现:所有样品均具有纯的钙钛矿结构;随预烧温度的增加,室温下样品逐渐由四方相向三方相转变,预烧温度在1150~1250℃时两相共存;样品的压电常数d33、剩余极化强度Pr均随预烧温度的升高呈现先减小后增加的趋势,相对介电常数ε_r、弥散系数γ呈现先增加后减小的趋势,而矫顽场Ec则逐渐降低。样品的综合性能在预烧温度1250℃处达到最佳值:d_(33)=525 pC/N,Pr=10.2μC/cm^2,E_c=1.30 kV/cm,ε_r=17699,γ=1.65,表明该材料具有良好的应用前景。

(K_(0.5)Na_(0.5))(Ta_xNb_(1-x))O_3无铅压电陶瓷的性能特征

采用传统电子陶瓷制备工艺制备了(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3无铅压电陶瓷。研究了不同Ta含量下(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3陶瓷的晶相组成及性能特征。结果表明,(K0.5Na0.5)(TaxNb1-x)O3陶瓷在低Ta含量时形成单一斜方相固溶体,但Ta含量达到0.08mol后则有K6Ta10.8O30次晶相产生。随着Ta的加入,陶瓷的体积密度逐渐增大,居里温度(Tc)逐渐降低。当Ta含量为0.08mol时陶瓷具有良好的铁电、压电性能和介电稳定性能,其压电常数d33为76pC/N。

MgO,Y_2O_3,MnO_2掺杂PZT超声压电陶瓷性能研究

为了探索出压电陶瓷的最佳烧成工艺以改善样品性能 ,对MgO ,Y2 O3 和MnO2 掺杂的Pb0 .95Sr0 .0 5(Zr0 .53 5Ti0 .465)O3 压电陶瓷制品进行了改性研究 .实验采用传统电子陶瓷的制作工艺 ,制得了一系列样品 ,测量了不同组分样品的密度、体积收缩率、显微硬度和部分样品极化前的绝缘电阻值 ,得到样品的最大密度为 6 .8346g/cm3 ,最大体积收缩率超过 4 0 % .研究结果表明 :预烧温度在 82 0± 2 0℃较为合适 。

Sn含量对PbSnO3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3三元系压电陶瓷相结构和电性能的影响

采用两步钶铁矿前驱体工艺制备了PbSnO3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3（PSn-PMN-PT） 三元系压电陶瓷, 研究了Sn含量的变化对PSn-PMN-PT 三元系压电陶瓷结构和性能的影响。XRD结果表明, 所选成分均处于三方相和四方相共存的准同型相界上, 当Sn含量减少时, PSn-PMN-PT的XRD图谱基本没有发生变化, 而当Sn含量增加时, 在XRD图谱中逐渐出现烧绿石相。电性能研究表明, 缺失少量Sn可以提高PSn-PMN-PT的压电、介电和铁电性能, 减小损耗; 而添加过量Sn明显损害其压电和铁电性能, 增加损耗。缺失0.2mol%Sn的PSn-PMN-PT具有最佳的压电和铁电性能, d33： -530 pC/N, kp： -56.4%, Qm： -570, εr： -3070, tanδ： -0.32%, Pr： -28.9 μC/cm2, EC： -8 kV/cm。

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-La_2O_3无铅压电陶瓷性能的研究

采用传统固相反应法制备了K0.5Na0.5NbO3-xmol%La2O3(简称KNN-xLa)系列无铅压电陶瓷,研究了不同La2O3含量(x=0.0,0.05,0.15,0.25,0.35,0.5,1.0)样品的物相组成、显微结构、压电及介电性能。实验结果表明:La2O3的加入并没有改变陶瓷的相结构,体系仍为单一正交相钙钛矿结构。随着掺杂量x的增大样品的压电系数(d33)、机械品质因子(Qm)、平面机电耦合系数(kp)和样品密度(ρ)都呈现先增大后减少的变化趋势,而介质损耗(tanδ)呈现先变小后增大的变化趋势,烧成温度则随着x的增大而升高。当x=0.15时,材料的综合性能达到最佳,其中ρ=4.52g/cm3,d33=120pC/N,Qm=130,kp=0.41,tanδ=0.021。此外,随着x的增大,居里温度Tc则呈现出先升高后降低的趋势,而正交相向四方相的转变温度To-t与Tc变化相反,且当x=0.15时,To-t=189℃,Tc=404℃。

PbO对Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3压电陶瓷性能的影响

采用固相反应的方法制备了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)压电陶瓷,研究了过量PbO对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3压电陶瓷性能的影响。通过XRD和SEM研究了PbO过量对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3压电陶瓷的晶相结构及显微形貌的影响,研究结果表明PbO过量不会影响Pb(Zr0.52Ti0.48)O3材料的相结构(均为钙钛矿结构),但是PbO过量太多,会出现过烧现象及气孔等,PbO过量为5%mol时结晶最好。测量了样品的密度、电阻率、压电系数以及介电性能,对这些测量结果的研究表明采用850℃预烧、1 250℃终烧的烧结工艺,PbO过量为5%mol的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3压电陶瓷致密性好,密度最大,且具有良好的介电与压电性能,其压电系数最大为322 pC/N。

Nd_2O_3掺杂K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3无铅压电陶瓷压电性能的研究

采用传统固相反应法制备了K0.5Na0.5NbO3-xNd2O3(简称KNN-xNd)系列无铅压电陶瓷,研究了不同Nd2O3含量(x=0,0.05,0.15,0.25,0.35,0.50,0.60,1.00)样品的物相组成、显微结构及压电性能。结果表明:A位的Nd3+少量加入并没有改变所制陶瓷的相结构,仍为单一斜方相钙钛矿。随着掺杂量x的增大样品的压电系数(d33)、平面机电耦合系数(kp)和样品密度(ρ)均先增大后减少,介质损耗(tanδ)先变小后增大,而相对介电常数一直变大。当x=0.50时,材料的综合性能达到最佳:ρ=4.42 g/cm3,d33=121 pC/N,εr=742,kp=0.43,tanδ=0.021。

Y_2O_3掺杂对BCZT无铅压电陶瓷性能影响

采用传统氧化粉末固相反应法制备出了稀土氧化钇 Y2O3掺杂 （Ba0.85Ca0.15） （Ti0.9Zr0.1）O3[简称 BCZT-xY]无铅压电陶瓷.通过X射线衍射仪（XRD）及扫描电镜（SEM）研究了不同Y2O3掺杂量（x=0.2%~0.8%,质量分数）对BCZT的相结构、显微组织的影响.结果表明,适量掺杂BCZT陶瓷均可获得单-的钙钛矿结构陶瓷,当x为0.6%时获得样品的衍射强度较大;所制陶瓷的电学性能随着 Y2O3掺杂量的变化显著变化,在烧结温度为 1 480 ℃时,当Y2O3掺杂量x为0.2%时,陶瓷电学性能最优,在1 kHz频率下室温测得各项参数为：压电常数d33 =208 pC/N,介电损耗tanδ=0.018 2,相对介电常数εr=5 172.97.适量Y2O3掺杂能够改善BCZT压电陶瓷的电学性能.

Ag_2O掺杂对Li_(0.02)(Na_(0.52)K_(0.48))_(0.98)Nb_(0.8)Ta_(0.2)O_3无铅压电陶瓷电性能影响的研究

用传统的固相无压烧结法制备了Li_(0.02)(Na_(0.52)K_(0.48))_(0.98)Nb_(0.8)Ta_(0.2O3)-x Ag_2O(0≤x≤0.1)无铅压电陶瓷,研究了Ag_2O掺杂对陶瓷电性能的影响。研究发现,适当掺杂Ag_2O能显著提高陶瓷的电性能,在1090℃的烧结温度下,当掺杂量为0.06时,陶瓷的压电性能最佳,d33、Кp、εr、Pr均达到最大(d33=229 p C/N,Кp=55.2%,εr=802,Pr=23μC/cm^2),矫顽场降到最低(Ec=12 k V/cm),应变达到2.0%。但Ag_2O的添加使陶瓷的机械品质因数Qm由139.7降到了58.8,使介电损耗tanδ由1.38%增加到了2.7%。