(0.96Bi_0.5Na_0.5TiO_3-0.04BaTiO_3)-(0.98K_0.5Na_0.5NbO_3-0.02LiTaO_3)无铅压电陶瓷的结构分析与性能研究.pdf

第38卷 增刊2 稀有金属材料与工程 V01．38，Suppl．2 2009年 12月 RARE ANDENGINEERING December2009 ME胤MATERIALS 戴叶婧，张孝文 (清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京100084) 摘要：研究了(1吖)(O．96Bio．5Nao．5Ti03．0．04BaTi03)-x(0．98I(o5Nao 这一组分区域的结构和性能。X射线衍射谱发现，这一系列组分在室温下形成纯钙钛矿型固溶体，没有其他杂相产生。 (1l1)峰的峰位和峰形随组分的变化有规律的变化。随着KNNLT组分的加入，压电及介电等性能有比较明显的改变。压 电性能随KNNLT的加入出现最大值。当x=0．02时，压电常数d33=125 pC／N。介电常数在室温下随组分的增加而增加。 电滞回线的结果显示，尽管在BNTBT中掺杂了KNNLT，这一系列的压电陶瓷仍然具有较大的矫顽场。当x=0．02时， 室温下介电常数和剩余极化强度分别为：8,=1455，Pr=32．3 以改善BNTBT的压电和介电性能。 关键词：无铅压电陶瓷；压电性能；介电性能；铁电性能 中图法分类号：TQl74 文献标识码：A 文章编号：1002．185x(2009)S2-0282·04 烧结致密；另一方面，目前大部分研究的KNN基无 铅基铁电材料，如Pb(Zr，Ti)03(PZT)， 铅压电陶瓷，其优异的性能并不是由准同型相界 Pb(M91，2Nb2／3)03一PbTi03(PMN—PT)和Pb(Znl／3Nb2／3)03· (MPB)引起的，而是由具有温度依赖性的多形体转 PbTiO，(PZN—PT)，因为有着优异的压电性能，已经广 泛应用到各个方面。然而，由于其对于环境有很大的 变(PPT)引起的【1l】。因此这两个体系要用来取代以 危害性，人们逐渐把注意力转移到无铅压电陶瓷方向， PZT为代表的铅系压电陶瓷的目标还有很大距离。 希望可以找到好的无铅压电陶瓷，取代铅基陶瓷，以 目前，各方面都在积极地尝试新的体系。Zuo[12】 减少对环境的破坏污染。尽管人们在这一方面已经做 出了很多努力，但是至今仍然没有找到合适的材料去 取代铅基压电材料。近年来，人们主要致力于研究以 掺杂进KNN体系尽管获得了不错的电学性能，如 d33=196pC／N，但仍然由于多型体转变所导致的两相 Bio．5Nao．5Ti03(BNT)和Ko．5Nao．5N03(KNN)为基的 无铅压电陶瓷【¨。 共存，而非准同型相界，这也影响了这种材料的使用。 Takenaka等人【2】已经报道过(1-x)BNT-xBT体系， 他们发现在x=0．06～0．07这组分范围内存在着一个准BNT体系的相结构和电学性能。 同型相界(MPB)，这个准同型相界处于菱方相和四 本实验制备(1-x)(O．96Bio．5Nao 方相之间，在准同型相界附近的组分有比较好的电学 5Nao x(0．98Ko 性能，居里温度大约在280℃。然而，这一体系在160 ℃附近存在一个铁电反铁电的相变，当温度超过这一 去极化温度后电学性能将会急剧下降，这也限制了 及电学性能的影响。 BNT基陶瓷的使用。Bio．5Nao．5Ti03．Ko5Nao．5Ti03陶瓷 1 实验过