铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备与电性能

发布时间：2017-11-19 16:10

  本文关键词：铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备与电性能

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【摘要】：铌酸钾钠(KNN)基陶瓷因其较高的居里温度和良好的压电性能而成为无铅压电陶瓷的重要候选材料之一。本文针对铌酸钾钠基无铅压电材料制备过程中的关键问题开展研究工作,详细地研究了粉体合成温度和烧结工艺、外加硼砂作为烧结助剂和受主掺杂等对铌酸钾钠基压电陶瓷的烧结和电性能的影响。研究了合成温度对纯KNN陶瓷及(Na0.4825K0.4825Li0.035)(Nb0.8Ta0.2)O3 (KNLNT)陶瓷的烧结及电性能的影响,发现低温(700℃和750℃)合成的KNN陶瓷粉体中的富钾相对KNN的烧结具有较大的影响,当烧结温度达到1070℃时,富钾相熔化产生液相,促进烧结,晶粒明显长大,并会出现组分分凝,导致性能变差。电性能测试表明,纯KNN陶瓷的最佳合成温度为800℃,KNLN T陶瓷的最佳合成温度区间为800℃-850℃。并且发现高温极化、退火工艺以及两步法烧结等方法均能在一定程度上提高KNN陶瓷的电性能。研究了添加硼砂对KNN陶瓷烧结和电性能的影响,发现添加适量的硼砂不仅能够大幅降低KNN的烧结温度,而且明显改善KNN陶瓷的压电性能。当硼砂添加量为0.45 wt%时,KNN陶瓷性能可以达到压电常数d33=131.6 pC/N,平面机电耦合系数Kp=34.8%。研究了添加多种受主离子(Zn2+, Mn2+, Ni2+, Cu2+, Ga3+, Ge4+)掺杂对KNN基无铅压电陶瓷的合成、烧结、显微结构和电性能的影响,由于低熔点相的形成,受主掺杂能够有效降低KNN陶瓷的合成和烧结温度。由于不同价态受主离子掺杂后形成的缔合缺陷的差异,二价受主离子对机械品质因数Qm的提高最明显。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1

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本文编号：1204125