無鉛壓電陶瓷Sr-,2-x-Ca-,x-NaNb-,5-O-,15-的制備和性能研究.pdf

1、壓電陶瓷在現(xiàn)代功能陶瓷中占有非常重要的地位,具有廣泛的用途。但目前大規(guī)模使用的壓電陶瓷材料主要是鉛基壓電陶瓷,主要是鋯鈦酸鉛系及在其基礎(chǔ)上摻雜改性的產(chǎn)品。它們的主要成分是PbO,PbO是一種有毒的物質(zhì),在燒結(jié)溫度下,具有揮發(fā)性,除對人體、環(huán)境造成危害外,也使產(chǎn)品壓電參數(shù)的一致性和重復(fù)性降低[1]。因此,研究和開發(fā)高性能的無鉛壓電陶瓷具有非常重要的社會和經(jīng)濟(jì)效益。 Sr2-xCaxNaNb5O15(簡稱SCNN)壓電陶瓷因其具有較

2、高的壓電系數(shù)和較高居里點(diǎn)近年來很受關(guān)注,是很有應(yīng)用潛力的一類無鉛壓電陶瓷。本文摸索了SCNN陶瓷的傳統(tǒng)制備工藝,對SCNN壓電陶瓷各組分的壓電和介電性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究,找到了其性能最佳的組分是x=0.14。陶瓷斷口的SEM照片說明在該制備工藝下,晶粒生長均勻、致密。本文借助X射線衍射和Raman光譜研究了其相結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)Ca2+替代Sr2+引起了晶體的晶格畸變,從而導(dǎo)致了該體系的物理性能的提高。而且其物理性能和摻入的Ca2+的比例密切相

3、關(guān)。利用單軸向壓制備了SCNN陶瓷的柱狀燒結(jié)體,對柱體進(jìn)行了不同方向的切割,研究了其各向異性,結(jié)果表明平行壓力軸方向的切割片無論介電性能,還是壓電性能都明顯高于常規(guī)的薄片和垂直壓力軸的切割片,壓電性能可提高近一倍。在不改變制備工藝的前提下,找到了一種提高其物理性能的簡單實(shí)用的途徑。對不同切型的SCNN陶瓷樣品做X射線衍射實(shí)驗(yàn)分析,表明平行壓力軸方向晶粒有取向生長的特點(diǎn),從而導(dǎo)致了其物理性能的各向異性。 本文的研究,將對新型壓電陶