鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的制備與電性能.pdf

1、鈮酸鉀鈉(KNN)基陶瓷因其較高的居里溫度和良好的壓電性能而成為無鉛壓電陶瓷的重要候選材料之一。本文針對鈮酸鉀鈉基無鉛壓電材料制備過程中的關(guān)鍵問題開展研究工作，詳細(xì)地研究了粉體合成溫度和燒結(jié)工藝、外加硼砂作為燒結(jié)助劑和受主摻雜等對鈮酸鉀鈉基壓電陶瓷的燒結(jié)和電性能的影響。
　　研究了合成溫度對純KNN陶瓷及(Na0.4825K0.4825Li0.035)(Nb0.8Ta0.2)O3(KNLNT)陶瓷的燒結(jié)及電性能的影響，發(fā)現(xiàn)低溫（7

2、00℃和750℃）合成的KNN陶瓷粉體中的富鉀相對KNN的燒結(jié)具有較大的影響，當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1070℃時，富鉀相熔化產(chǎn)生液相，促進(jìn)燒結(jié)，晶粒明顯長大，并會出現(xiàn)組分分凝，導(dǎo)致性能變差。電性能測試表明，純KNN陶瓷的最佳合成溫度為800℃，KNLNT陶瓷的最佳合成溫度區(qū)間為800℃-850℃。并且發(fā)現(xiàn)高溫極化、退火工藝以及兩步法燒結(jié)等方法均能在一定程度上提高KNN陶瓷的電性能。
　　研究了添加硼砂對KNN陶瓷燒結(jié)和電性能的影響，發(fā)現(xiàn)添

3、加適量的硼砂不僅能夠大幅降低KNN的燒結(jié)溫度，而且明顯改善KNN陶瓷的壓電性能。當(dāng)硼砂添加量為0.45wt％時，KNN陶瓷性能可以達(dá)到壓電常數(shù)d33=131.6pC/N，平面機(jī)電耦合系數(shù)Kp=34.8％。
　　研究了添加多種受主離子(Zn2+，Mn2+，Ni2+，Cu2+，Ga3+，Ge4+)摻雜對KNN基無鉛壓電陶瓷的合成、燒結(jié)、顯微結(jié)構(gòu)和電性能的影響，由于低熔點(diǎn)相的形成，受主摻雜能夠有效降低KNN陶瓷的合成和燒結(jié)溫度。由于不同