(Na0.5K0.5)NbO3系压电陶瓷的制备技术及其对性能的影响

作     者：程志政 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘韩星;曹明贺

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：无铅无铋压电陶瓷 熔盐法 (Na0.5K0.5)NbO3 

摘      要：无铅无铋压电陶瓷是一类绿色环保材料,主要包括:BaTiO基压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷。掺杂改性和织构化后的(NaK)NbO(NKN)陶瓷的各项电学性能可以与传统压电陶瓷Pb(ZrTi)O(PZT)相媲美,高性能的无铅无铋压电陶瓷的制各技术是目前的重要研究课题。 本论文采用熔盐法合成NKN粉体,XRD物相分析和SEM形貌分析表明:熔盐法合成的NKN粉体无严重团聚现象,当盐与反应物的质量比为1左右时,显微结构为球形颗粒,大小为100nm～150nm;当盐与反应物的质量比大于2时,显微结构为立方颗粒,大小为1μm左右。合成温度对产物的相结构有很大影响;在一定温度下保温时间对产物纯度影响不大;熔盐法合成NKN粉体的生长过程在低盐含量下由扩散机制控制,在高盐含量下由界面生长机制控制。 在此基础之上,本文探索了NKN的烧结工艺和极化工艺,并确定了其最佳烧结条件为:1080℃、40min、升温速率为250℃/h;最佳极化条件为:100℃、3kv/mm、10min。 重点研究了对NKN的掺杂改性。当LiTaO(LT)的掺杂量为5mol%～8mol%时,NKN中存在正交-四方准同型相界。1130℃条件下烧结20min的NKN-6%LT陶瓷具有最大的密度值p=4.38g/cm,其各项电学性能也达到最优值:相对介电常数ε=672,压电常数d=123pc/N,剩余极化强度Pr=321μc/cm,矫顽场强Vc=23kv/cm。当Ba(ZrTi)O(BZT)的掺杂量小于8mol%时,NKN-xBZT形成完全固溶体,陶瓷的烧结温度为1230℃,组分对陶瓷的压电性能影响不大,介电常数随着x的增加,逐渐增大,当x=8%时,ε=2760。剩余极化强度在x=1%处取得最大值,为7.35μc/cm,此时的矫顽场强为32.2kv/cm。对于添加不同的玻璃料,实验证明:添加ZnO对NKN-6%LT的改性最明显,当添加0.5wt%的ZnO,其密度达到4.47g/cm,压电常数为112pc/N,剩余极化强度为13μc/cm。