A位非化學(xué)計(jì)量比對(duì)鈮酸鈉鉀基壓電陶瓷結(jié)構(gòu)和性能影響.pdf

1、本文介紹了當(dāng)前鈮酸鈉鉀基無鉛壓電陶瓷的發(fā)展近況，并從鈉、鉀元素過量及A位的非化學(xué)計(jì)量?jī)蓚€(gè)方面研究了K0.5Na0.5NbO3(KNN)無鉛壓電陶瓷材料的結(jié)構(gòu)及性能。與其他無鉛壓電陶瓷體系相比，鈮酸鈉鉀基無鉛壓電陶瓷有著優(yōu)異的性能，使之成為取代P(Zr0.5Ti0.5)O3(PZT)的有力候選者。但鈉、鉀堿金屬元素的高溫?fù)]發(fā)性給其帶來了合成工藝上的難以致密化，結(jié)構(gòu)上缺陷增多等問題。因此揮發(fā)導(dǎo)致的化學(xué)計(jì)量比偏移會(huì)帶來諸多結(jié)構(gòu)，性能上的改變。

2、這也成為科研界一直致力解決的問題。本文采用傳統(tǒng)球磨的工藝方法在室溫的條件下合成了0.94K0.5 Na0.5NbO3-0.06LiNbO3粉體。討論了鉀元素的過量添加，鈉元素的過量添加以及不同燒結(jié)溫度對(duì)KNN6L陶瓷性能和結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明通過鈉、鉀元素的補(bǔ)償添加可以提高陶瓷的致密度，增強(qiáng)壓電性能。通過XRD結(jié)果顯示，鈉、鉀元素補(bǔ)償會(huì)改變?cè)袦?zhǔn)同型相邊界(MPB)，使之又重新形成單相。不同的是，鉀元素的過量添加會(huì)導(dǎo)致重新形成MPB，而

3、鈉元素的過量添加只形成了四方單相。通過對(duì)比結(jié)果知，添加鈉元素補(bǔ)償效果優(yōu)于鉀元素的補(bǔ)償。鉀元素添加量達(dá)到2.0mol％時(shí),出現(xiàn)大量的二次相,使密度嚴(yán)重降低。
　　A位陽離子的化學(xué)計(jì)量比對(duì)KNN的結(jié)構(gòu)和性能有著重要的影響。通過研究A為陽離子 K、鈉、鋰三種離子在晶格中的不同作用，以及液相形成的機(jī)理討論。對(duì)KNN6L材料的各種相結(jié)構(gòu)，缺陷類型以及性能更加了解。通過XRD分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)A位添加量達(dá)到0.5mol%，出現(xiàn)了四方的單相KNN結(jié)構(gòu)

4、。當(dāng)A位添加量達(dá)到1.0mol%時(shí),出現(xiàn)了斜方相的單相結(jié)構(gòu)。因此通過改變A位陽離子的計(jì)量比成功改變了KNN-Li的MPB區(qū)間。晶面間距會(huì)隨著空位的減少，A位陽離子的不斷補(bǔ)償而變大，相反也會(huì)隨著 A位陽離子的缺失，使得氧空位增多造成晶格收縮。通過對(duì)KNN6L基介電常數(shù)隨溫度變化測(cè)量發(fā)現(xiàn)，Tc沒有明顯的變化，但也會(huì)隨A位陽離子的不斷補(bǔ)償向高溫方向移動(dòng)，相反隨A位陽離子的缺失向低溫方向移動(dòng)。這與文獻(xiàn)報(bào)道的情況略有差別。而壓電性能測(cè)試的結(jié)果顯示