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《鈮酸鉀鈉基壓電陶瓷制備與摻雜改性研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要壓電陶瓷是一類極為重要的功能材料,其應(yīng)用已遍及人類日常生活及生產(chǎn)的各個角落。目前,全球在大量使用的壓電陶瓷材料仍是傳統(tǒng)的含鉛壓電陶瓷,其中鉛元素含量高達(dá)60%以上。由于鉛的易揮發(fā)性,在生產(chǎn)、制備、使用及廢棄處理中都會對環(huán)境造成極大的污染。隨著環(huán)保意識的日益深入,國際上正積極通過法律、法規(guī)、政府指令等形式對含鉛的電子產(chǎn)品加以禁止。作為無鉛材料的堿金屬鈮酸鹽備受壓電材料研究領(lǐng)域關(guān)注。本文選取鈮酸鉀鈉陶瓷體系,通過摻雜Sr、Ti、Ta、Cu元素,采用傳統(tǒng)固相燒結(jié)方法制備了(1∞(硒.5N劬5)Nb03《SfTi03(KNN-S1’0)、(島.5Nao.5)(Nbo,95Ta0
2、05)03吖Cu(N03)2(KNNT-cu)兩大體系壓電陶瓷,同時系統(tǒng)研究了這些摻雜離子對鈮酸鉀鈉陶瓷性能的影響規(guī)律。采用傳統(tǒng)陶瓷制備方法制備出KNN.sTO陶瓷,研究了sr,n03對KNN陶瓷材料晶體結(jié)構(gòu)和介電性能的影響。srTi03的加入極大改善了KNN壓電陶瓷的燒結(jié)性能,在常壓條件下得到的陶瓷的實際密度占理論密度的97%以上。隨著立方相srll03的加入,KNN基陶瓷的相結(jié)構(gòu)由正交相轉(zhuǎn)變?yōu)榧倭⒎较?,同時sfn03的加入也使得KNN基壓電陶瓷的介電性能大大提高,介電損耗降低,頻率穩(wěn)定性增強,并表現(xiàn)出馳豫性鐵電體的特征。為了較大提高KNN基壓電陶瓷機械品質(zhì)因數(shù)(()m)
3、,同時保證機電耦合系數(shù)(b),我們給KNNT體系陶瓷添加小于lm01.%的Cu元素。試驗結(jié)果表明,摻雜一定量的cu離子后,陶瓷的介電常數(shù)(占),平面振動機電耦合系數(shù)(屯),壓電常數(shù)(西,),和機械品質(zhì)因數(shù)(Qk)分別為:320050,O.21~0.4l,70~110(pC腳),105~979。通過研究該體系材料的介電溫譜,發(fā)現(xiàn)居里溫度(瓦)接近400℃,介電常數(shù)小于500,損耗小于1%。通過對比研究l心眥、KNNT、陽州T_cu壓電陶瓷的介電行為,發(fā)現(xiàn)Ta、Cu的加入有效改善了KNN基壓電陶瓷材料的頻率穩(wěn)定性和經(jīng)時穩(wěn)定性。KNNT-cu基壓電陶瓷是一種非常有希望用于中頻濾波
4、器及高溫領(lǐng)域的壓電材料,其應(yīng)用前景良好。關(guān)鍵詞:鈮酸鉀鈉,XRD,SEM,介電性能,壓電性能西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTPiezoelectricceramicisamostimport鋤tf.unctionalmaterial,whichisappliedtoⅡlecommonlivesandirldus仃yfieldwidely.Atpresent,tllepiezoelectricce舳icsinusearestill缸aditionalleadb嬲edpiezoelectriccer鋤icscontaillingmoretban60叭.%lead.111
5、etoxici夠ofleadoxideallditshigllV印orpressured嘶ngprocessing,prep撕ng,using,a11ddiscardingpollutetlleenViromnent.AstlleconceptofenViromentproteCtion撕sing,tllelegislation,law鋤dgoVemmentin姍tiononwasteelectricalelec仃oIlicequipmenthavebeenissued;tlleuseofhazardoussubst趾cesuchasleadinelectricpansis
6、prollibitedintlleinternationalcon吼uni戧The∞archforaltem撕vepiezoelectricmaterialnowisfocusedonmealkmineIliobatecompouIlds.Inmisp印er,Sr,Ti,1’a,CuelementsaredopedintomepotassiuIIlsodi啪lliobatece姍ic,(1吖)(硒.5Nao.5)Nb03吖SrTi03(KNN-STO)aIld(硒.5Nao.5)(Nbo.95‰.05)03呵Cu(N03)2(KNNT-Cu)、Ⅳerepreparedbyc
7、onventionalsolidreactionsinteringm劬od,t11ee憊:Ctsonpropertiesoftllepot硒siumsodiumniobateb嬲edceramicwereinvestigated.KNN.S1’oceramicsweresyntllesizedbytraditionalsinteringprocessanden’ectsofmeSrl’i03amouIltsoncrystal柵ture鋤ddielec仃icpI.0peniesofKNNwereinvestigate