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时间:2019-02-14
《铌酸盐基无铅压电陶瓷的制备及其掺杂改性研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、山东轻T业学院硕士学位论文摘要压电陶瓷广泛应用于压电传感觉器,超声换能器和其它电子器件。但是大部分电子器件使用的都是含铅压电陶瓷,其中铅含量高达60%以上。铅是一种有毒物质,由于铅的易挥发性,在生产、制备、使用及废弃处理中都会对环境造成极大的污染。因此发展无铅压电陶瓷来代替含铅压电陶瓷已经刻不容缓。(Nao.5140.5)Nb03(KNN)由于其优异的压电性能而成为候选材料。本论文采用传统的制备工艺,在常压烧结的条件下制备了0.94(Nao.5Ko.5)Nb03-xLiSb03-yLiNb03无铅压电陶
2、瓷,并对其物相结构、压电、介电性能进行了研究。采用传统陶瓷制备方法制备了0.94(Nao.sKo.5)Nb03-xLiSb03-yLiNb03(NKNLS)体系无铅陶瓷,研究了不同LiSb03和LiNb03的量对NKNLS无铅压电陶瓷材料的密度、相结构、显微结构和电学性能的影响。X射线衍射(XRD)表明过量的LiNb03或者LiSb03都不能使样品形成完全纯的钙钛矿相,而且有钨青铜结构的第二相K3Li2Nb5015生成。只有适量的LiNb03和LiSb03才能形成纯的钙钛矿相。通过扫描电镜(SEM)分析
3、可知NKNLS无铅压电陶瓷体系的显微结构也由于LiNb03和LiSb03含量的不同而表现出很大差异。当x=0.03,y=O.03时,O.94(Nao.sKo.5)Nb03-xLiSb03-yLiNb03无铅压电陶瓷表现出优越的压电性能。同时研究了烧结温度对0.94(Nao.5Ko.5)Nb03--0.03LiSb03—0.03LiNb03(NKNLS-3)的密度、相结构、显微结构和电学性能的影响。XRD分析表明当烧结温度51080℃时,NKNLS一3样品都是纯的钙钛矿相结构,当烧结温度>1080℃时,有
4、钨青铜结构的第二相K3Li2Nb5015出现,从而恶化了其压电性能。通过对样品密度的测量可知最佳烧结温度为1080℃。当烧结温度为1080℃时,得到了综合性能比较好的NKNLS-3无铅压电陶瓷:p=4.299/cm3,£r=826,tanS=0.049,d33=190pC/N,kp=O.30。为了进一步提高材料的综合电性能,尤其是进一步提高材料的Qm,我们采用CuO和Mn02掺杂剂对NKNLS-3陶瓷进行改性研究。首先系统研究了CuO含量对NKNLS-3陶瓷显微结构和电性能的影响,结果表明:在CuO含量
5、变化范围内,陶瓷相结构均以四方相相结构为主。随着CuO量的增加,£r下降,而Qm和tan8先升高后降低。当CuO掺杂量为0.3m01%时的陶瓷样品具有较好的综合电性能。其次,系统研究了Mn02含量对NKNLS-3陶瓷显微结构和电性能的影响,结果表明:在Mn02含量变化范围内,陶瓷相结构均以四方相为主。随着Mn02含量的增加,£r和d33也均下降,kp变化不大,Qm先增加后降低,tan8先降低后增加。当Mn02含量为0.15m01%时,陶瓷具有优良的综合电性能。关键词:无铅压电陶瓷;掺杂改性;压电性能;介
6、电性能III摘要ABSTRACTPiezoelectricceramicshavebeenwidelyusedforsensors,ultrasonictransducersandotherelectronicdevices.Mostofthemareleadoxide-basedpiezoelectricceramics,whichcontainmorethan60wt%lead.Leadisaverytoxicsubstance,andtheevaporationandcontaminationof
7、toxicleadduringthefabricationanddisposalCancauseacrucialenvironmentalpollution.Therefore,itisnecessaryandurgencytodeveloplead-freepiezoelectricceramicstoreplacelead-basedpiezoelectricceramics.(Nao.5Ko.5)Nb03(NKN)hasbeenconsideredasagoodcandidateforlead-f
8、reepiezoelectricceramicsduetoitsgoodpiezoelectricproperties.Inthispaper,O.94(Na0.5K0.5)Nb03-xLiSb03-yLiNb03(KNLNS)werepreparedbytheconventionalmixedoxideroutewimnormalsintering.Thephasestructure,piezoelectricanddielectricp
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