论文部分内容阅读
科技的发展和应用的需求促进了压电陶瓷在航空、医疗、通信、探测等领域的发展,同时这些领域进步对压电陶瓷的使用温度提出了更高的要求。现阶段发现的高温压电陶瓷虽然居里温度很高,但普遍存在矫顽场高、压电活性低下的缺点。为解决这些问题,本文对CBN陶瓷进行了以下的工艺改进和掺杂改性,以期能得到更高性能的陶瓷材料。 研究了CBN-Yb陶瓷的烧结工艺,得出最适宜的烧结温度为1100℃,当掺杂量为4mol％时,得到最佳性能:Kp=6.5%,Qm=802,tanδ=0.35%,相对密度97.8%,压电常数为纯CBN的2~3倍。提高电性能的同时,改性后的陶瓷试样的居里温度并没有大幅度的减小,大于870℃(纯CBN居里温度为900℃左右),而且在600℃以下温度稳定性很好。 研究了V2O5作为B位置换固溶物掺杂改性CBN陶瓷的结构,微观组织,介电、压电性能,发现陶瓷试样在C轴上择优生长,晶粒各向异性明显。掺杂有效降低焙烧温度和烧结温度。当V5+的掺杂含量为4mol%时,得到该组实验的最佳性能:d33=11pC/N,Kp=9.7%,Qm=389,tanδ=0.15%,相对密度95.1%。 纯CBN陶瓷加入4mol%Sb2O5后,烧结温度降低了100℃,材料致密度增加, SEM测试显示晶粒生长完全均匀。CBN-Sb陶瓷在700℃以下保持良好的温度稳定性,压电常数d33提高到12.6pC/N,机电耦合系数Kp提高到12.1%,常温下的介电损耗tanδ为0.4%。 添加MnCO3作为助溶剂,采用固相法获得改性的xSb-CaBi2Nb2O9(x=0-0.08)铋层状压电陶瓷。测试结果表明,加入Mn2+降低了烧结温度,提高了致密度和平面机电耦合系数,样品均为单一相,在Sb含量为2mol%时,压电和机电性能达到最高, d33为12.8pC/N,Kp=10.1%,tanδ=0.5%。随着Sb掺杂量的增加,细化晶粒趋于一致。添加物并没有显著降低CBN陶瓷的居里温度,在800℃以下表现了良好的温度稳定性。