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BiCoO_3对BNT–BKT陶瓷压电性能与退极化温度的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2010年第5期41卷 1796-1800页

作者：周昌荣刘心宇江民红袁昌来桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室广西桂林541004 中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083

采用传统陶瓷制备方法,制备一种Bi基钙钛矿型无铅压电陶瓷(1-x)Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-xBiCoO3(即BNKT-BCx)。研究Bi基铁电体BiCoO3对该体系陶瓷微观结构、压电性能和退极化温度的影响。研究结果表明:在所研究的组成范围内陶瓷材料... 详细信息

采用传统陶瓷制备方法,制备一种Bi基钙钛矿型无铅压电陶瓷(1-x)Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-xBiCoO3(即BNKT-BCx)。研究Bi基铁电体BiCoO3对该体系陶瓷微观结构、压电性能和退极化温度的影响。研究结果表明:在所研究的组成范围内陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体,随BiCoO3含量的增加,陶瓷由三方、四方共存转变为伪立方结构,晶粒尺寸明显增加;在x=0.01时该体系陶瓷压电性能达到最大值:压电常数d33=148 pC/N,机电耦合系数kp=0.329。采用平面机电耦合系数kp和极化相位角θmax与温度的关系来确定陶瓷退极化温度,发现退极化温度随BiCoO3含量的增加而降低。

关键词：无铅压电陶瓷钙钛矿结构钛酸铋钠退极化温度

BNT-BKT-BiFeO_3无铅压电陶瓷的压电性能和退极化温度

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人工晶体学报 2009年第2期38卷 335-339页

作者：杨桂华周昌荣桂林工学院电子与计算机系桂林541004 桂林电子科技大学信息材料科学与工程系桂林541004

采用传统陶瓷制备方法,制备了系列新型无铅压电陶瓷材料(1-x-y)Bi0.5Na0.5TiO3-xBi0.5K0.5TiO3-yBiFeO3(简写为BNT-BKT-BF-x/y)。研究了该体系陶瓷微观结构、压电性能和退极化温度变化规律。结果表明:在所研究的组成范围内,所制备的材... 详细信息

采用传统陶瓷制备方法,制备了系列新型无铅压电陶瓷材料(1-x-y)Bi0.5Na0.5TiO3-xBi0.5K0.5TiO3-yBiFeO3(简写为BNT-BKT-BF-x/y)。研究了该体系陶瓷微观结构、压电性能和退极化温度变化规律。结果表明:在所研究的组成范围内,所制备的材料均能够形成纯钙钛矿固溶体,陶瓷三方、四方共存的准同型相界(MPB)成分为x=0.18～0.21,y=0～0.05,在准同型相界成分附近该体系陶瓷压电性能达到最大值:d33=171pC/N,kp=0.366。采用平面机电耦合系数kp和极化相位角θmax与温度的关系来确定退极化温度,得到的结果基本相同,陶瓷的退极化温度随BF含量的增加一直降低,随BKT含量的增加先降低后升高。

关键词：退极化温度无铅压电陶瓷钙钛矿结构准同型相界

BNT-BKT-BiCrO_3压电陶瓷的压电性能和退极化温度

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北京科技大学学报 2009年第7期31卷 890-894页

作者：周昌荣刘心宇杨桂华袁昌来江民红桂林电子科技大学信息材料科学与工程系桂林541004 桂林工学院电子与计算机系桂林541004

采用传统陶瓷制备方法，制备了一种新型无铅压电陶瓷材料（1-x-y）Bi0．5Na0．5TiO3-xBi0．5K0．5Ti03-yBiCrO3（简写为BNT-BKT—BC—x／y）．研究了该体系陶瓷微观结构、压电性能和退极化温度的变化规律．结果表明：除x=0．18、y=0．02... 详细信息

采用传统陶瓷制备方法，制备了一种新型无铅压电陶瓷材料（1-x-y）Bi0．5Na0．5TiO3-xBi0．5K0．5Ti03-yBiCrO3（简写为BNT-BKT—BC—x／y）．研究了该体系陶瓷微观结构、压电性能和退极化温度的变化规律．结果表明：除x=0．18、y=0．025的组成析出第2相外，其他组成陶瓷均能够形成纯钙钛矿固溶体，陶瓷三方、四方共存的准同型相界（MPB）成分范围为．27=0．18～0．21，y=0～0．02．在准同型相界成分附近该体系陶瓷压电性能达到最大值：d33=168pC·N^-1，kp=0．326．采用平面机电耦合系数kp和极化相位角θmax与温度的关系确定的退极化温度基本相同，陶瓷的退极化温度随BC含量的增加一直降低。随BKT含量的增加先降低后升高．

关键词：无铅压电陶瓷退极化温度钙钛矿结构准同型相界

BiScO–PbTiO–Bi(ZnNb)O高温钙钛矿陶瓷的微结构与性能

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硅酸盐学报 2024年

作者：赵海燕杨会静郭强强张树宁唐山师范学院

开发兼具高压电系数(d33)和高退极化温度(Td)的钙钛矿陶瓷是构建先进高温压电器件的关键。本工作将小容差因子、强铁电活性离子的Bi(Zn2/3Nb1/3)O3(BZN)基元引入至具有高温应用潜力的BiScO3–PbTiO3(BS–PT)高温钙钛矿压电体中，制备并... 详细信息

开发兼具高压电系数(d33)和高退极化温度(Td)的钙钛矿陶瓷是构建先进高温压电器件的关键。本工作将小容差因子、强铁电活性离子的Bi(Zn2/3Nb1/3)O3(BZN)基元引入至具有高温应用潜力的BiScO3–PbTiO3(BS–PT)高温钙钛矿压电体中，制备并研究了(0.995–x)BS–xPT–0.005BZN三元系高温压电陶瓷的微结构与压电性能。结果表明，所有陶瓷均具有三方相和四方相共存的特征且结构致密；x=0.62组成位于准同型相界，综合高温性能最佳：Td高达409 ℃并兼具优异的高温d33(709 pC·N–1)。研究表明，BS–xPT–BZN有望用于制作在恶劣高温环境下服役的压电器件。

关键词：钪酸铋–钛酸铅压电陶瓷微结构高温压电性退极化温度

A位阳离子缺位对(NaBi)0.47Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷结构和性能的影响

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硅酸盐学报 2020年第6期48卷 849-854页

作者：苏春阳江向平陈超刘俊明夏翔聂鑫黄枭坤庄俊生景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西省先进陶瓷材料重点实验室江西景德镇333001

采用传统固相法制备A位阳离子缺位的(NaBi)xBa0.06TiO3(NxBxT–6BT)陶瓷,研究了Na^+和Bi^3+的缺失对材料结构和压电性能的影响。结果表明:各组分陶瓷样品位于由单斜相(Cc)和四方相(P4bm)构成的准同型相界区域内,随着Na^+和Bi^3+含量的减... 详细信息

采用传统固相法制备A位阳离子缺位的(NaBi)xBa0.06TiO3(NxBxT–6BT)陶瓷,研究了Na^+和Bi^3+的缺失对材料结构和压电性能的影响。结果表明:各组分陶瓷样品位于由单斜相(Cc)和四方相(P4bm)构成的准同型相界区域内,随着Na^+和Bi^3+含量的减少,样品逐渐由单斜相转变为四方相,Td明显增加(由90℃增至160℃),其中N0.32B0.32T–6BT陶瓷的d33在160℃时仍有23 pC/N,表明Na^+和Bi^3+的缺失可以明显提高退极化温度,扩大材料的应用范围。

关键词：无铅压电陶瓷钛酸铋钠相结构退极化温度

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的极化性能热稳定性研究进展

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中国材料进展 2021年第8期40卷 587-595页

作者：任鹏荣王家乐西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048

钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3),简称BNT)陶瓷是一种A位复合钙钛矿无铅压电材料,其具有高居里温度、大电致应变、良好的弛豫特性和机电耦合性能等特点,特别是其机械品质因数随温度升高和振动速率的增加保持稳定,相对于商用的铅基压... 详细信息

钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3),简称BNT)陶瓷是一种A位复合钙钛矿无铅压电材料,其具有高居里温度、大电致应变、良好的弛豫特性和机电耦合性能等特点,特别是其机械品质因数随温度升高和振动速率的增加保持稳定,相对于商用的铅基压电陶瓷Pb(Zr,Ti)O_(3)(PZT)具有一定的优势,有望应用于致动器、滤波器、超声换能器等领域。但是,较低的退极化温度(T d)限制了BNT基材料的实际应用,因此,研究出具有高T d的无铅压电陶瓷具有重要意义。综述了BNT基陶瓷的退极化行为与改善极化性能热稳定性的3种方法:元素掺杂、第二相复合及淬火处理,介绍了这3种方法的最新研究进展,并对每一种方法的改性机理相关研究进行了阐述,提出了亟待解决的问题,为后续进一步提高BNT及其他无铅压电陶瓷的T d提供参考。

关键词：钛酸铋钠退极化温度掺杂复合淬火

钛酸铋钠基铁电陶瓷的组分设计及电学性能研究

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钛酸铋钠基铁电陶瓷的组分设计及电学性能研究

作者：李坤友福建工程学院

学位级别：硕士

BiNaTiO(BNT)具有高剩余极化强度、高电致应变及制备工艺较为简单等优点,被认为是最有应用前景的无铅材料之一。但其退极化温度比较低,导致温度稳定差,限制其实际应用,如何提高其退极化温度是目前该体系的研究热点。研究表明,可通过离... 详细信息

BiNaTiO(BNT)具有高剩余极化强度、高电致应变及制备工艺较为简单等优点,被认为是最有应用前景的无铅材料之一。但其退极化温度比较低,导致温度稳定差,限制其实际应用,如何提高其退极化温度是目前该体系的研究热点。研究表明,可通过离子掺杂、复合以及淬火等手段有效地提高BNT基陶瓷退极化温度,但往往伴随其铁电性能的恶化。因此,如何获得兼具高退极化温度和高铁电性能的BNT基陶瓷材料是目前亟需解决的关键科学问题。基于以上背景,本文通过B位低价元素掺杂、加入BiGaO(BG)、掺杂ZnO等方法有效地调控BNT陶瓷的退极化温度和铁电性能,主要研究内容和结果如下:(1)研究了Mn/Fe/Co掺杂对BNT陶瓷结构特性以及电学性能的影响规律。结果表明Mn/Fe/Co掺杂有利于三方相结构的形成。掺杂Mn/Fe/Co后陶瓷平均晶粒尺寸先增大后减小。Mn/Fe/Co掺杂后陶瓷的剩余极化强度均显著提高,一般来说,剩余极化强度越大,铁电性能越好,掺杂x=0.005Co时陶瓷的铁电性能最佳(P=42.30μC/cm),铁电性能的增强可归因于损耗的降低。Mn/Fe/Co掺杂均导致退极化温度T降低,且随着掺杂含量的增加而持续下降。(2)选择BiNa(TiMn)O(BNTM)为基体,研究了BG含量对陶瓷结构和性能的影响。随着BG的增加陶瓷三方相畸变增加。当BG增加到x=1.0%时,样品具有优异的铁电性能即高剩余极化强度P(>40μC/cm)。其次,系统研究了BG对基体陶瓷的退极化行为的影响,退极化温度T从168℃(x=0)提高到184℃(x=1.0%),铁电性能的温度稳定性得到改善,这都可归因于添加BG抑制了热诱导铁电弛豫相变。(3)在0.97BiNaTiO-0.03BiAlO(BNT-BA)基体中加入ZnO,系统研究了Zn O含量对陶瓷烧结温度、致密度、铁电性能、退极化行为的影响规律。通过加入Zn O,陶瓷的最佳烧结温度由1140℃降至1000℃,晶粒尺寸不断增大且致密度提高。陶瓷的铁电性能得到优化,在x=2%处P值最高为39.84μC/cm;同时,Zn O导致退极化温度T升高,从156℃(x=0)提高到188℃(x=2%),退极化性能的提高可能归因于Bi、Na含量的变化,加入一定Zn O后陶瓷实现低温烧结,基体Bi、Na含量增加,从而导致退极化温度的升高。

关键词：钛酸铋钠铁电性能退极化温度

钛酸铋钠基陶瓷相结构调控与极化热稳定性能研究

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钛酸铋钠基陶瓷相结构调控与极化热稳定性能研究

作者：王藤西安理工大学

学位级别：硕士

在过去几十年中,铅基压电陶瓷的使用造成了大量的环境污染,因此开发无铅材料具有重要意义。钛酸铋钠基无铅压电陶瓷是一种在室温下具有R3c相的A位复合钙钛矿铁电材料,具有高居里温度、稳定的机械品质因数以及较大的场致应变,是一种很有... 详细信息

在过去几十年中,铅基压电陶瓷的使用造成了大量的环境污染,因此开发无铅材料具有重要意义。钛酸铋钠基无铅压电陶瓷是一种在室温下具有R3c相的A位复合钙钛矿铁电材料,具有高居里温度、稳定的机械品质因数以及较大的场致应变,是一种很有前途的无铅替代材料。然而,相对较低的退极化温度阻碍其实际应用。本文以钛酸铋钠基无铅压电陶瓷为研究对象,通过掺杂、空气淬火、复合Zn O等改性方式提升材料的压电性能并探索相应的影响机理。本文的主要工作如下:(1)采用固相反应法合成NBT-BFO-100x BT(x=0.02,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.10)陶瓷。研究发现,Ba Ti O的引入致使材料从三方相转变为三方/四方共存相,并在x=0.07处展现出最大的压电常数(d=87 p C/N)。此外,随着Ba Ti O掺杂量的提高,样品从铁电态向弛豫态发生转变,退极化温度降低。(2)对NBT-BFO-100x BT陶瓷进行空气淬火,结果显示淬火增加了样品晶体内部的晶格畸变,诱导其发生弛豫-铁电转变,并显著提升陶瓷的退极化温度,x=0.04时退极化温度从420℃升至580℃。此外,具有强弛豫特性的组分淬火后同时实现了压电常数和退极化温度的增强。x=0.10时淬火后压电常数升至97 p C/N,退极化温度升至380℃,显示出这一体系在高温压电应用中的潜力。(3)对强弛豫特性组分NBT-BFO-10BT进行复合Zn O处理,制备NBT-BFO-10BT:100x Zn O(x=0.01,0.03,0.05,0.07)复合陶瓷。EDS图像显示Zn在陶瓷中具有两种分布形式,一部分进入晶格形成掺杂取代,另一部分聚集在晶界周围形成Zn O富集区域,过量的Zn O还会与基体反应生成第二相Zn FeO。研究结果表明,适量的Zn O能显著提高样品的压电常数和压电常数的温度稳定性。x=0.03时,室温下的d从62 p C/N提升至106 p C/N,且在240℃时仍保留室温压电常数的89%。此外,淬火工艺对复合陶瓷退极化温度的提升仍然有效,空气淬火后样品的退极化温度均不同程度增加。(4)最后针对NBT基陶瓷高温漏导大的问题,向NBT中掺杂BA制备NBT-100x BA(x=0.02,0.06,0.07,0.08,0.10)陶瓷,并对其进行空气淬火。对比NBT-BFO体系,BA的引入显著降低材料高温下的介电损耗,400℃时所有样品的介电损耗在0.3以下,提升了其高温绝缘性。淬火处理稳定了样品内部的铁电序,同时提升了高BA含量组分的压电常数和退极化温度,7BA样品的d从33 p C/N升至84 p C/N,T从60℃升至140℃,发掘了其在更高温度环境中应用的潜力。

关键词： NBT基陶瓷弛豫-铁电相变淬火压电性能退极化温度高温绝缘性能

氧空位对0.94Na0.5Bi0.5Ti0.99Cu0.01O3-0.06BaTiO3无铅压电陶瓷的温度稳定性的影响

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陶瓷学报 2020年第4期41卷 551-556页

作者：郑来奇江向平陈超黄枭坤聂鑫景德镇陶瓷大学江西景德镇333403

钛酸铋钠陶瓷因具有出色的电性能,被认为是极有可能取代Pb(Zr,Ti)O3(PZT)铅基材料的无铅压电材料之一。然而,其较差的温度稳定性限制了实际应用。实验采用淬火工艺提高0.94Na0.5Bi0.5Ti0.09Cu0.01O3-0.06BaTiO3无铅压电陶瓷的温度稳定性... 详细信息

钛酸铋钠陶瓷因具有出色的电性能,被认为是极有可能取代Pb(Zr,Ti)O3(PZT)铅基材料的无铅压电材料之一。然而,其较差的温度稳定性限制了实际应用。实验采用淬火工艺提高0.94Na0.5Bi0.5Ti0.09Cu0.01O3-0.06BaTiO3无铅压电陶瓷的温度稳定性,同时,研究淬火对陶瓷样品的电学性能的影响。结果表明,淬火后样品在保留较高压电活性(147pC/N)的基础上,退极化温度得到了极大地提升,从78℃提升至135℃。X射线电子能谱等分析技术表明,淬火增加了样品的氧空位浓度,导致晶格畸变的增加与畴壁的钉扎,从而提高了样品的温度稳定性。

关键词：淬火退极化温度氧空位晶格畸变