鈦酸鉍鈉系無(wú)鉛壓電陶瓷固溶改性研究.pdf

1、鈦酸鉍鈉Na0.5Bi0.5TiO3(簡(jiǎn)稱NBT)是A位復(fù)合離子結(jié)構(gòu)鈣鈦礦型鐵電體。本論文采用傳統(tǒng)電子陶瓷制備方法在鈦酸鉍鈉鉀系無(wú)鉛陶瓷固溶不同的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)組元，優(yōu)化了準(zhǔn)同型相界組成。通過(guò)結(jié)構(gòu)分析探討了鈦酸鉍鈉鉀系陶瓷的介電弛豫特性、相變特性以及材料的組成對(duì)鐵電、壓電性能的作用規(guī)律，并獲得了具有高壓電活性與鐵電性的無(wú)鉛壓電陶瓷新材料組成體系。
　　在鈦酸鉍鈉鉀、鈦酸鉍鈉鉀鋇準(zhǔn)同型相界的基礎(chǔ)上，通過(guò)固溶鈦酸鉍鋰，制備了NKBT-LB

2、T、NKBBT-LBT兩大體系陶瓷。研究發(fā)現(xiàn)：在其組成范圍內(nèi)，兩組體系均形成了單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。通過(guò)XRD譜確定出NKBT-LBT、NKBBT-LBT系列陶瓷的準(zhǔn)同型相界(MPB)范圍分別是0.08≤x≤0.10和0.06≤x≤0.12；LBT的引入能夠有效降低陶瓷的燒結(jié)溫度，顯著地細(xì)化晶粒；LBT組分的引入有助于改善其鐵電性，剩余極化強(qiáng)度Pr從7μc/cm2增至15μc/cm2(NKBT-LBT)且材料的壓電活性也顯著提高，在準(zhǔn)同型相

3、界處，壓電常數(shù)d33達(dá)到了最高值(145pC/N)。
　　為進(jìn)一步研究鈦酸鉍鈉鉀系材料在A、B雙位復(fù)合置換時(shí)性能變化。選取鈦酸鉍鈉鉀陶瓷基礎(chǔ)上固溶NaNbO3、KNbO3和LiNbO3，制備了致密的NKBT-NN、NKBT-KN和NKBT-LN陶瓷。在所研究的組成范圍內(nèi)，兩組材料體系均形成了單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。KNbO3的引入起到了細(xì)化晶粒的作用，彌散相變特征明顯。NaNbO3的引入有效的改善了鈦酸鉍鈉鉀系材料的壓電、鐵電性能，壓電

4、常數(shù)d33提高到131pC/N。隨著LiNbO3含量的增加，材料的矯頑場(chǎng)顯著降低從29.1kV/cm降至19.7kV/cm；LiNbO3的引入對(duì)材料的介電性能影響明顯，材料的鐵電-反鐵電相變峰也隨著LN含量的增加而具有明顯的移峰效應(yīng)，同時(shí)反鐵電-順電相變峰則表現(xiàn)為壓峰效應(yīng)，材料表現(xiàn)出明顯的弛豫特性。
　　為了進(jìn)一步探索鈦酸鉍鈉鉀系材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，引入鈣鈦礦結(jié)構(gòu)BiFeO3與BiCoO3，獲得了具有高壓電性能的(1-x)Na0.

5、4K0.1Bi0.5TiO3-xBiFeO3和(1-x)Na0.4K0.1Bi0.5TiO3-xBiCoO3無(wú)鉛陶瓷，其準(zhǔn)同型相界(MPB)范圍分別為0.02≤x≤0.06和0.01≤x≤0.02。BiFeO3的引入有效的降低了體系的燒結(jié)溫度，其壓電常數(shù)d33先增大后減小，在準(zhǔn)同型相界處，壓電常數(shù)d33為127pC/N(x=0.06)。隨著BiCoO3的引入量加大，NKBT-BC陶瓷的弛豫度隨逐漸增強(qiáng)。微量的BiCoO3可以提高該體系陶