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新型钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及器件应用研究

尹奇异  
【摘要】:本论文本着从制备新型BNT 基无铅压电陶瓷材料及展望其器件应用出发,开展了BNT 基无铅压电陶瓷的体系筛选、制备及性能研究。采用实用化的传统固相法制备工艺技术, 在五种烧结温度下制备了(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-x(BaaSrb)TiO3陶瓷体系中的六个组份配方的陶瓷,并把该体系简记为BNBST(100x-100a/100b),其中0x1,0a1,0b1,且a+b=1;根据已有的微量元素的掺杂改性原理及经验,对BNBST6-50/50 无铅压电陶瓷进行了Mn 元素的掺杂改性研究,采用传统的制备工艺,在烧结温度为1200℃时制备了BNBST+X(wt%)MnO2 陶瓷体系中的六个组份配方;通过运用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,对BNBST 陶瓷及其掺锰改性后的所有陶瓷样品的晶相结构及表面形貌进行了分析表征;通过对所有陶瓷样品的压电常数、机电耦合系数、机械品质因素、介电常数—频率曲线及介质损耗—频率曲线的测试,分析了Mn 元素的添加量、烧结温度及配比含量对BNBST 无铅压电陶瓷的压电性能及介电性能的影响机理;对铁电压电性能与传统的PZT 铅基压电陶瓷较接近的无铅压电陶瓷材料的器件应用的实用化进行了剖析。通过以上诸多细致的实验研究和数据的处理分析,本论文主要得到以下具有创新性的研究结果: (1)、XRD 测试结果表明,在1125℃以上,所有陶瓷样品均为四方晶系,都具有单一钙钛矿结构,没有钙钛矿结构以外的第二相,但是在1125℃以下,都有少量的杂相;随着BNT 含量的减少,衍射峰向左偏移,晶面间距增大,体系逐渐处在三方-四方的准同型相界附近,各项性能均达到最佳。 (2)、随着烧结温度的增大,所有陶瓷样品的压电常数、机电耦合系数及机


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