钛酸铋钠无铅压电陶瓷与高温铋层无铅压电陶瓷探索

《钛酸铋钠无铅压电陶瓷与高温铋层无铅压电陶瓷探索》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、lJl东人学博Ij学化论文摘要压电材料足能在外加机械力的作用下产生极化j{：形成农l百电荷，或和外加电场作刚FJ趾乍形变的功能材料。通过外力产q-电荷的现象，称为Il训il乜效应，足LlI^寻qj兄弟于1880年发现的。压电效J够足‘种机电耦合效心，将机械能转换为f乜能，称为lF压电效应。反之，压电矗^{：41=置于外电场l{J，}J‘f-夕l,电场的作片j引起品体内部萨负电荷中心的位移．极化位移而导致晶体发生彤变，称为逆压电效应。这两种效应统称为压电效应。铋层状结构化合物由于其独特的结构特性和高居罩温度引起了人们的重视。铋层状结构压电材料在滤波器、能量转换、高温高频

2、领域具有广泛的应用前景。铋层状结构化合物是由二维的钙钛矿层和含铋的(Bi202)2+层沿f轴有规则的相互交臂排列而成。：本文研究了(1．Y)[(Nao．96．、K。Lio．04)05Bio．s]Ti03一yBa(Zro．055Tio．94s)O．1无铅jK电陶瓷的压电介电特性，得到了压电系数函3高达185(pC／N)的无铅艇I乜陶瓷0．94[(Nao．80Ko．16Lio．04)0．5Bio．5]T103-0．06Ba(Zro．055Tio945)03。在对铋层结构陶瓷结构和极化过程改性上，A位或(和)B位替代被证明足有效的。而且已经证实，Ce掺杂叮以有效的提高铋层结

3、构陶瓷的电阻率和压电活性。本文研究了Ce掺杂Bi3TiNb09系列超高温铋层结构无钳压r乜陶瓷，还研究了(LiCe)复合替代【(Na，K)o．5Bi4．．5Ti40i5】系列、【(Na，K)o．5Bi2．5Nb209】系列商温铋层兀纠}J-＆电陶瓷。本文分析了铋层结构压电陶瓷压电活性低的原因，探索出提高其压电活性和性能的方法。对(Li，Ce)lj勺A位替代对A位含缺位的(Na，K)o5Bi2．5Nb209系列陶瓷的影响进行了研究，使该系列陶瓷的压电活性获得了火幅度的提高。该(Na．K)o．5Bi2．5Nb209系列陶瓷的压电系数以3达到了28pC／N，比报道的高温铋层

4、陶瓷的西j值(-5-19pC／N)高出了50％。用传统固相烧结法方法制备了A位缺位的(Na．K)o．5Bi4．5Ti40i5系列陶瓷。(Li，Ce)掺杂极大的提高了(Na．K)o．5Bi45Ti40l5系夕0陶瓷的压电活性和介电系数。i亥(Na．K)o5Bi45Ti40l5系列陶瓷的压电系数以3达到了26pC／N，该值达到了纯Nao．5B‰Ti40l5陶瓷压电系数比3值(一10pC／N)lr—J2．5倍以上。在ScTa复合替代BTNO陶瓷中，Bi3Tio．96Sco．02Tao．02Nb09超商i5A陶瓷IX钛腋铋钠尤铅KlU陶瓷。j高温铋层无铅It,ilU陶瓷探索具

5、有非常高的压电系数西3值(12pC／N)和超高居罩温度Tc(905oC)。这一成果突破了自玎人砭能达到900oC但压电活性却很低(d33值为6pC／N)的记录。为了提高其电阻率、进一步提高其压电活性，用Ce02对ScTa替代的BTNO进行掺杂，系统研究了Ce02对该陶瓷压电活性和电阻率的影响。Bi3Tio．96Sco．02Tao．02NbOg+xwt．％Ce02(x=0．35)陶瓷的比3提高到l8pC／N，该值是前人未改性的Bi3TiNb09压电性能(6pC／N)的3倍。压电振子低频振动模式的高次泛音易与厚度振动模式的基频相耦合，导致厚度振动的基音串联谐振频率不能精确

6、测量(或无法测量)，造成传统泛音比法测定压电振子的机电耦合系数的精度和一致性变差或无法进行测定。为了克服传统泛音比法的这一弊端，本文提出了测定压电振子厚度振动机电耦合系数的高次泛音比法。此法通过测定3次和3次以上的高次串联谐振频率，用高次泛音比来测定压电振子厚度振动机电耦合系数。实验表明，与传统泛音比法相比，高次泛音比法具有精确度高和一致性好的明显优势。为了便于高次泛音比法的应用，提供了高次泛音比和机电耦合系数的对应表。关键词：铋层状结构铁电体；无铅压电陶瓷；高居罩温度：泛音比法X山东人学博Ij学位论文AbstractPiezoelectricmaterialsare

7、suchafunctionalmaterialswhichcanbepolarizedtogeneratethesurfaceelectricchargebyexertingamechanicalstressonthem，orcanbedeformedbyexertinganelectricfieldonthem．Thephenomenonofgeneratingelectricalchargebyapplyingastressonanobjectiscalleddirectpiezoelectriceffect，whichwasfirstdisco