co3取代和zno掺杂对knnlsbf无铅压电陶瓷结构与性能影响

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1、密级桂林电子科技大学硕士学位论文3+题目:Co取代和ZnO掺杂对KNN-LS-BF无铅压电陶瓷结构与性能的影响3+（英文）TheeffectofCosubstitutionandZnOdopingonthestructureandpropertiesofKNN-LS-BFlead-freepiezoelectricceramics研究生学号:102101212研究生姓名:赵霞妍指导教师姓名、职务:王华教授申请学科门类:工学硕士学科、专业:材料学提交论文日期:2013年4月论文答辩日期:2013年6月2013年6月13日万方数据独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行

2、的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电子科技大学。学校有权保留送交论

3、文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密在____年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：万方数据摘要摘要大量研究表明新组元、离子取代和助烧剂在改善KNN基无铅压电陶瓷的致密度和性能上发挥了重要作用。由于BiFeO3和BiCoO3能够有效地改善KNN基陶瓷的压电性能，因此结合离子取代原则，本文在KNN-LS二元体系上添加新组元BiFe(1-x)CoxO3。另外，由于ZnO在降低陶瓷烧结温度方面效果明显，因此本文还添加ZnO作为烧结助剂以降低KNN-LS-BF

4、陶瓷的烧结温度。实验通过各种测试手段对上述陶瓷体系的相结构、显微组织与电性能之间的关系进行了综合研究。主要内容如下：首先，系统研究了Co取代量和烧结温度对KNN-LS-0.002BiFe(1-x)CoxO3无铅压电陶瓷的相结构、显微组织、压电性和介电性等的影响。研究结果表明：随着Co含量增加，陶瓷出现了两相共存的现象，晶粒尺寸逐渐增大，陶瓷具有很好的铁电性和温度稳定性；随着烧结温度升高，陶瓷的晶粒生长和致密度得到改善；Co取代量为0.2，烧结温度为1020℃的陶瓷样品性能达到最佳，其主要性能参数为：d33=282pC/N，2kp=49%，Qm=33，εr=1396，tanδ=2.56%，Pr

5、=20.9μC/cm，Ec=1.56kV/mm。其次，研究了BiFe0.8Co0.2O3作为第三组元对KNN-LS无铅压电陶瓷的相结构、显微组织、压电性和介电性等的影响。研究结果表明：研究范围内陶瓷样品均为ABO3型的钙钛矿结构，随着BiFe0.8Co0.2O3掺杂量不断增加，晶粒尺寸逐渐减小，居里温度逐渐降低，陶瓷表现出弥散特性。剩余极化强度和矫顽场强总体呈下降趋势。1030℃下烧结时，成分为KNN-LS-0.004BiFe0.8Co0.2O3陶瓷样品的综合性能最优，其主要性2能参数为：d33=268pC/N，kp=52%，εr=1366，tanδ=2.11%，Pr=20.4μC/cm，E

6、c=1.16kV/mm。最后，系统研究了ZnO掺杂量和烧结温度对KNN-LS-BF-xZnO无铅压电陶瓷的相结构、显微组织、压电性和介电性等的影响。结果表明：ZnO与KNN-LS-BF完全2+5++固溶，Zn进入晶格首先取代B位的Nb离子，然后取代A位的Na离子，晶格发生畸变，在x=2.5附近出现准同型相界；ZnO使三方相-四方相的转变温度逐渐升高，降低了陶瓷的温度稳定性；随着烧结温度不断升高，陶瓷样品的晶粒细化；ZnO掺杂量为1.5%mol的KNN-LS-BF-xZnO陶瓷在1010℃下烧烧结时得到最佳综合电学性能，其主要性能参数为：x=1.5时，d33=294pC/N，kp=50%，Qm

7、=27，εr=1409，tanδ=2.58%。关键词：压电陶瓷；铌酸钾钠；改性；压电性能*本文获广西自然科学基金重点项目资助(2010GXNSFD013007)I万方数据AbstractAbstractManyresearcheshaveshownthatdifferentadditives,ionsubstitutionandsinteringaidsareallplayimportantroleinimp