低溫燒結高性能鋯鈦酸鋇鈣基無鉛壓電陶瓷.pdf

1、低溫燒結高性能鋯鈦酸鋇鈣基無鉛壓電陶瓷低溫燒結高性能鋯鈦酸鋇鈣基無鉛壓電陶瓷HighPerfmanceBCZTBasedLeadFreePiezoelectricCeramicswithLowSinteringTemperature學科專業(yè)：材料學研究生：孫濤指導教師：李亞利教授戴葉婧講師天津大學材料學院二零一二年十二月中文摘要中文摘要環(huán)境協(xié)調性的發(fā)展要求尋找可替代鉛基材料的無鉛壓電陶瓷材料，這是目前陶瓷研究領域的一個熱點。鋯鈦酸鋇鈣（

2、BCZT）陶瓷具有很高的壓電性能，是一類很有潛力的無鉛壓電材料。本論文基于BCZT基無鉛壓電陶瓷，通過添加CuO助燒、KNNLST體系復合、Mn離子摻雜等手段對其燒結行為和電學性能等方面進行改性，得到了性能更優(yōu)異的無鉛壓電陶瓷。以BCZT陶瓷為基，添加CuO助燒劑低溫燒結制備了無鉛壓電陶瓷。CuO助燒降低了陶瓷燒結溫度，使陶瓷在1350C即可燒結，使陶瓷更加致密。Cu2部分取代Ti4造成晶格畸變，使陶瓷相結構由菱方相向四方相轉變。摻雜少

3、量CuO的陶瓷處于菱方相四方相兩相共存的狀態(tài)，陶瓷具有優(yōu)異的電學性能：壓電常數(shù)d33=340pCN，室溫介電常數(shù)εr=3147，介電損耗tanδ=0.025，居里溫度Tc=92C。因此適當添加CuO能夠改善陶瓷燒結，提高陶瓷的電學性能。以BCZT陶瓷為基，通過與KNNLST體系復合制備了無鉛壓電陶瓷。KNNLST的摻雜能夠促進晶粒生長，使陶瓷更加致密。KNNLST摻雜造成晶格畸變，使得菱方四方多形態(tài)相變溫度TRT降低至室溫附近。摻雜少量

4、KNNLST的陶瓷具有優(yōu)異的壓電性能：壓電常數(shù)d33=464pCN，平面機電耦合系數(shù)kp=0.44。以BCZT陶瓷為基，摻雜Mn離子制備了無鉛壓電陶瓷。少量的Mn能夠完全溶入BCZT晶格形成純的鈣鈦礦結構，造成晶格畸變。Mn的摻雜使得菱方四方多形態(tài)相變溫度TRT降低至室溫附近。x=0.005時，陶瓷具有優(yōu)異的壓電性能：d33=380pCN。此外，研究了溶膠凝膠法制備BNT基無鉛壓電陶瓷。采用溶膠凝膠方法，制備了Li摻雜的BNTBKTBT