【摘要】：采用传统陶瓷制备工艺制备了0.935Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.065BaTiO_3无铅压电陶瓷,探讨了制备工艺尤其是烧结温度和保温时间对0.935Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.065BaTiO_3无铅压电陶瓷结构和性能的影响。XRD分析结果表明,在1130℃～1220℃所研究的烧结温度范围内,陶瓷为单一钙钛矿结构,且陶瓷处于三方相和四方相共存的准同相界处;随着烧结温度的升高,四方相的比例增加;在1150℃时,随着保温时间的延长,三方相的比例增加。显微结构分析表明,烧结温度的增加和保温时间的延长都有利于晶粒逐渐长大。当烧结温度为1150℃保温时间为2.5h～6h时,陶瓷具有较好的显微形貌:晶粒尺寸较为均匀,平均尺寸约2μm。同时,随着烧结温度的增加或者保温时间的延长,压电性能都呈现先增加后降低的趋势。经优化后的工艺方案为1150℃烧结,保温时间为2.5～6h;优化后的陶瓷性能最佳为:d33=194pC/N,Kp=24.67%,Tc=295.1℃,Pr=55mC/cm2,Ec3.5kV/mm。同样采用传统电子陶瓷制备方法制备了MnO_2掺杂0.935Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.065BaTiO_3系压电陶瓷。利用XRD研究MnO_2掺杂的0.935Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.065BaTiO_3压电陶瓷的相,利用SEM观察陶瓷的微观形貌。同时利用研究了压电陶瓷的铁电性能,介电性能及相关压电系数。研究发现:MnO_2掺杂后的0.935Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.065BaTiO_3体系呈现典型的钙钛矿结构;随MnO_2含量的增加,晶粒尺寸逐渐长大,密度呈下降趋势,居里温度有略微升高;此外,掺杂含量为0.002时,烧结温度为1130℃制备的压电陶瓷展现了较为理想的压电性能(d33=199pC/N,Kp=26.79%,Tc=280℃,tand=0.046。)。利用电子陶瓷制备方法制备了多组(1-x)(0.935Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.065BaTiO_3)-x K_(0.5)Bi_(0.5)Ti O_3无铅压电陶瓷材料,并研究了不同烧结温度对其性能的影响。SEM结果表明,随着KBT含量上升,陶瓷的晶粒尺寸受到抑制,K+含量的增加使得柱状晶出现。XRD结果表明,所有的陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构。随着烧结温度的升高,四方相的比例增加,同时KBT含量的增加也会使四方相的比例增加。在1170℃烧结的陶瓷样品中,K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3含量为0.02的样品具有较好的压电性能(d33=191pC/N)。所有的陶瓷样品具有较高的居里温度(Tc=299℃～324℃)和较好的声学性能(NP3000 Hz?m)。采用传统电子陶瓷制备方法制备了纯钙钛矿相的(1-x)(0.98(0.935Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.065Ba TiO_3)-0.02K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3)-xK2Al_(0.5)Nb_(0.5)O_3系无铅压电陶瓷。利用X-射线衍射分析和扫描电子显微镜对该体系的相结构及微观形貌进行分析:随着x增大,该体系逐渐向四方相转变,K2Al_(0.5)Nb_(0.5)O_3在研究范围内可以显著促进晶粒生长。通过对体系中样品的电学性能研究发现:K2Al_(0.5)Nb_(0.5)O_3掺入量的增加使该体系的介电性能降低;过多的掺入K2Al_(0.5)Nb_(0.5)O_3使该体系压电性能急剧降低。系列样品的介温曲线显示,该体系样品呈现弛豫弥散相变特性。研究发现,K2Al_(0.5)Nb_(0.5)O_3的掺入改善了陶瓷体系的电学性能,剩余极化强度Pr40mC/cm2,矫顽场Ec2.1kV。当x=0.001时,陶瓷样品有最好的压电性能(d33=197pC/N,Kp=22.04%)。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ174.1
【参考文献】
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