钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备及其性能研究

【摘要】： 随着人们生态环境保护意识的提高和可持续发展战略的实施,研究和开发环境友好型无铅压电陶瓷已经成为一项迫切的、具有重大社会和经济意义的课题。本文分别采用传统固相反应法和柠檬酸盐法成功制备了(1-x)(0.84Bi0.0.84Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)-0.16Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3)-xBiAlO_3(BNT-BKT-BA)和(1-x)(0.84Bi0.0.84Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)-0.16Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3)-xBiFeO_3(BNT-BKT-BF)体系无铅压电陶瓷,系统研究了材料得合成方法与制备工艺、结构与压电性能的关系,分析了陶瓷的压电、介电及铁电性能与组成、结构之间的关系,并结合实验结果探讨了陶瓷的介电弛豫特性和相变特性。 对于BNT-BKT-BA体系无铅压电陶瓷:随着BiAlO_3含量的增加,陶瓷晶粒逐渐长大,致密度提高;当BiAlO_3含量为0.02时,陶瓷的综合性能达到最佳:压电常数为128pC/N,机电耦合系数为0.205,机械品质因数为91.8,介电损耗为6.2%;陶瓷的介电温谱曲线具有频率弥散性等特点,体现了弛豫铁电体的特性。 对于BNT-BKT-BF体系无铅压电陶瓷:XRD测试表明在x=0.01成分附近存在三方、四方相共存的晶体结构,为该体系得准同型相界(MPB);随着BiFeO_3含量的增加,陶瓷晶粒尺寸逐渐变大,致密性提高;陶瓷样品的电学性能随着BiFeO_3含量的增加表现出先变大后减小的趋势,准同型相界处陶瓷具有最佳电学性能:压电常数达到125pC/N,机电耦合系数为0.244,机械品质因数为114.1,介电损耗为4.8%。