铌酸锶钠和铌酸锶铋无铅压电陶瓷制备及其性能研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:woshiwl0000
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本文分别以固相法、溶胶凝胶法制备铌酸锶钠粉体,以固相法、熔盐法制备铌酸锶铋粉体,优化铌酸锶钠和铌酸锶铋粉体的煅烧温度;采用空气气氛、粉体气氛保护烧结工艺制备铌酸锶钠陶瓷,研究烧结温度、烧结气氛对铌酸锶铋陶瓷物相组成、微观形貌、介电性能、压电性能、和铁电性能的影响;研究二氧化锰与稀土氧化物共掺杂对铌酸锶铋陶瓷物相组成、微观形貌、介电性能、压电性能、和铁电性能的影响。采用固相法、溶胶凝胶法成功制备具有钨青铜结构的Sr2NaNb5O15粉体,采用无压烧结法,在不同的烧结温度下制备了具有四方相钨青铜结构的Sr2NaNb5O15陶瓷。随着升高的烧结温度,Sr2NaNb5O15陶瓷的致密度、相对介电常数、压电应变常数、压电电压常数、平面机电耦合系数和剩余极化常数先增加后减小,介电损耗基本维持不变,机械品质因数和矫顽场强先减小再稍有增大。当采用气氛保护的烧结工艺时,碱金属元素钠的挥发得到了抑制,从而强化了陶瓷的介电性能、压电性能和铁电性能。采用固相法、熔盐法成功制备具有铋层状结构的SrBi2Nb2O9粉体,采用无压烧结法,在不同的烧结温度制备了SrBi2Nb2O9陶瓷,所制备的陶瓷材料都具有铋层状结构。随着烧结温度的升高,SrBi2Nb2O9陶瓷的相对密度先增加后减小,相对介电常数、介电损耗整体呈下降趋势,压电应变常数整体呈现出增长状态,剩余极化常数、自发极化常数和矫顽场强均为先长大后减小的状态。采用固相法制备SrBi2Nb2O9粉体,添加0.5mol%MnO2+0.25 mol%Eu2O3时,SrBi2Nb2O9陶瓷获得最好的介电性能;添加0.5mol%MnO2+0.25 mol%La2O3以及添加0.5mol%MnO2+0.125 mol%Tb4O7时,SrBi2Nb2O9陶瓷具有最好的压电性能;添加0.5mol%MnO2+0.25 mol%Nd2O3时,SrBi2Nb2O9陶瓷具有最好的铁电性能。采用熔盐法制备SrBi2Nb2O9粉体,添加0.5mol%MnO2+0.25 mol%Sc2O3时,SrBi2Nb2O9陶瓷具有最好的介电性能;添加0.5mol%MnO2+0.25 mol%Sc2O3以及添加0.5mol%MnO2+0.25 mol%Y2O3时,SrBi2Nb2O9陶瓷具有最好的压电性能;添加0.5mol%MnO2+0.25 mol%La2O3时,SrBi2Nb2O9陶瓷具有最好的铁电性能。
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