片状铌酸钾钠粉体的合成及高性能织构化压电陶瓷的制备

来源 :景德镇陶瓷学院 | 被引量 : 2次 | 上传用户:pz11200618
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文以KxNa1-xNbO3(简称KNN)粉体为主要研究对象,采用液相法制备织构化陶瓷所需的片状模板,开展以下三部分研究工作:一、两步熔盐法合成片状KNN;二、采用质子取代法制备片状Nb2O5,并以其为前驱体制备片状K2Nb8O21(K2N8);三、以上述方法制备的片状粉体为模板,采用模板晶粒生长技术制备织构化KNN基压电陶瓷。采用两步熔盐法合成片状KNN粉体:首先以K2CO3和Nb2O5为原料,KCl为熔盐,合成片状K4Nb6O17粉体(简称K4N6),然后以此片状K4N6粉体为前驱体,添加K2CO3并在KCl-NaCl混合熔盐中进行反应,系统研究了熔盐反应过程中的升温速率、反应温度和保温时间对产物形貌和成分的影响。研究表明,当K2CO3与K4N6摩尔比为1:1,熔盐添加量与反应物质量相等,且体系中K/Na=3.125(摩尔比)时,以1oC/min升温至1000oC后立即降温,可获得形貌优良的片状KNN单晶,晶粒长3060μm,宽2050μm,厚13μm。通过实验验证了熔盐法制备片状KNN的反应机理,即高温下CO32-提供活性桥氧[O]使片状K4N6的[NbO6]共边共角单元发生重构与转向,方便体系中的K+/Na+与之进行离子交换和空位填充,最终形成了片状KNN颗粒。采用质子取代法合成片状Nb2O5粉体:以熔盐法合成的片状K4N6为原料,使用HCl为质子取代剂,反应后的粉体经干燥、煅烧处理,研究表明,采用6M浓度的HCl溶液,每15g K4N6添加100ml质子取代剂,在磁力搅拌器作用下常温取代72h,待沉降后更换质子取代剂,如此交替进行三次,取代完毕的粉体使用热的去离子水反复洗涤,经烘干后在500oC下煅烧3h,可合成出片状Nb2O5粉体,该粉体颗粒长4060μm,宽2040μm,厚约1μm,具有良好的各向异性。采用熔盐法合成片状K2N8粉体:以质子取代法合成的片状Nb2O5为原料,添加等摩尔的KNO3,使用KCl-NaCl混合熔盐,添加量与反应物的质量相等,且体系中K/Na=3.125(摩尔比)。研究表明,当以1oC/min升温至500oC后立即降温,所得粉体经去离子水洗涤、烘干,于900oC退火后可得形貌良好的片状K2N8粉体,粉体颗粒的长2050μm,宽1020μm,厚13μm,具有良好的各向异性。采用有机流延工艺制备片状模板定向分布的素坯:添加一定量的固相(片状模板粉体、等轴KNN基料粉体)、溶剂、增塑剂、分散剂、粘结剂等有机添加剂,流延成型后在80oC下进行热压叠层,再经排胶后可得织构化陶瓷素坯,研究了有机添加剂的用量以及固相含量对浆料性能的影响,研究表明,当固相量为55wt%,溶剂量为45wt%(60wt%无水乙醇,40wt%丁酮),添加2wt%三乙醇胺、3wt%聚乙烯醇缩丁醛、4wt%邻苯二甲酸二丁酯时,流延浆料最为稳定,粘度适宜,成膜良好,无明显缺陷。以含有10wt%片状模板的素坯制备织构化陶瓷,研究了模板种类对织构化陶瓷的影响,还系统研究了片状KNN模板含量、烧结温度和保温时间等工艺参数对织构化KNN陶瓷显微结构和电性能的影响。研究结果表明:添加片状K4N6模板的织构化陶瓷极易潮解,不适用于生产;添加片状Nb2O5模板的织构化陶瓷体积密度相对较高,表明Nb2O5可起烧结助剂的作用;随着片状KNN模板含量的增加,陶瓷的织构度先增加后下降,在含量为20wt%时,具有最高织构度,在1085oC下保温5h烧结,可以获得具有一定织构度(f=27%)的KNN陶瓷,并表现出优异的压电性能,压电常数d33达126pC/N,横向机电耦合系数k31=0.21,相对介电常数εTr3=235,机械品质因数Qm=111,介电损耗tanδ=2.1%。
其他文献
目的 观察针刺运动疗法在不同时间贴扎运动机能贴(KT)治疗急性腰扭伤的临床疗效.方法 以2017年1月~2017年12月为时间段,选取本院急性腰扭伤患者80例,随机分为两组,各40例.于针
Bergepanzer 2000是标准“豹”式坦克回收车的改进型号.上世纪60年代末,比利时陆军购买了36辆该车和标准型“豹1A1”.这款令人印象深刻的回收车已经在我的待完成列表里存在好
期刊
近日,国际园艺生产者协会(AIPH)主席伯纳德.欧斯特罗姆(Bernard Oosterom)向全体会员和全球花卉行业发表公开信,倡议全球花卉行业团结起来,坚定信心,共同努力,积极应对新冠疫
期刊
目的 分析头孢他啶、头孢曲松以及头孢噻肟在泌尿系统感染治疗中的应用效果.方法 选取2018年4月~2019年5月90例泌尿系统感染患者,随机分为A、B、C三组,每组30例.A组患者采用头
国际无性繁殖园艺植物育种家协会(CIOPORA)秘书长埃德加·克里加(Edgar Krieger)3月27日致信国际新品种保护联盟(UPOV)副秘书长彼得·布顿(Peter Button),就协会成员对抗新冠
期刊