改性鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的制備和電性能.pdf

1、本文借鑒前人對KNN基無鉛壓電材料通過摻雜取代、助燒等方式進(jìn)行改性獲得的實驗及理論成果,設(shè)計了三組不同的改性實驗,包括構(gòu)造出新的組分體系以及設(shè)計新的實驗方案,將實驗測試方法與理論分析手段結(jié)合在一起,對改性KNN基無鉛壓電陶瓷的晶格常數(shù)、顯微結(jié)構(gòu)和電性能隨成分的變化情況進(jìn)行探索研究。
　　 在室溫下為四方相的(K0.475Na0.475Li0.05)(Nb0.8Ta0.2)O3(KNLNT)中摻入菱方相的BiCoO3(BCO),使

2、得Tc相變點呈現(xiàn)線性下降趨勢,且構(gòu)造出了兩相共存的準(zhǔn)同型相界(MPB),準(zhǔn)同型相界效應(yīng)與TO-T附近的多形體相變效應(yīng)(PPT)共同影響樣品的電性能。實驗結(jié)果顯示BCO可以顯著細(xì)化陶瓷晶粒至亞微米級,和鈷離子取代B位離子過程導(dǎo)致漏電嚴(yán)重難以極化的綜合因素導(dǎo)致一定BCO摻雜量的樣品的電性能變差,偏離理論分析的結(jié)論。延長燒結(jié)時間可以在一定程度上減弱BCO的細(xì)化晶粒效應(yīng),提高樣品的電性能。
　　 用化合價穩(wěn)定的Sc離子代替化合價不穩(wěn)定的

3、Co離子,即在KNLNT中摻入菱方相BiScO3(BSO),TC相變點呈現(xiàn)線性下降趨勢,構(gòu)造出了MPB區(qū)域,且通過晶格常數(shù)精修計算出樣品的晶格常數(shù)變化。Sc雖然比Co化合價穩(wěn)定,但同樣具有細(xì)化晶粒效應(yīng),因此相應(yīng)的延長燒結(jié)過程的保溫時間使得晶粒在一定程度上長大。在電性能變化趨勢圖上,由于TO-T附近的多形體相變效應(yīng)溫度區(qū)間的遠(yuǎn)離和MPB區(qū)的電性能增強效應(yīng)共同的作用使得MPB區(qū)顯示出電性能的極大值。
　　 將CuO分別作為助燒劑和A

4、位、B位摻雜改性離子設(shè)計三組實驗(分別稱為Cu-Z、Cu-A、Cu-B系列),結(jié)合缺陷化學(xué)和晶格常數(shù)精修的理論分析,認(rèn)為分析晶胞體積變化不可作為判定Cu2+去向的主要途徑。Cu-Z系列樣品的TO-T相變點與純KNN相比有微小左移,CuO隨著摻雜量的增多起到了晶胞體積增大和致密度提高的效果,電性能變化不大;Cu-A系列樣品的TO-T相變點位置隨摻雜量增多而左移,CuO沒有起到類似的助燒劑的改變樣品顯微結(jié)構(gòu)的作用,且雙滯回線在摻雜量x=0.