碱金属铌钽锑酸盐无铅压电陶瓷的制备和性能表征

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1、碱金属铌钽锑酸盐无铅压电陶瓷的制备和性能表征摘要Sb、Ta、Li改性铌酸钾钠体系是当今无铅压电陶瓷领域的研究热点。Sb的电负性比Nb的强，可以增强铌酸钾钠体系的共价性，提高其压电性能。因此，本课题把Sb含量固定在较高值(6m01％)，考虑到烧结过程中Na比K更容易挥发，因此使Na比K稍微过量，在组分(Nao．52K0．48)(Nbo．96Sbo．04)03的基础上，加入等摩尔量的Li和Ta来形成准同型相晃，以期获得优良性能。然后优化烧结工艺，并研究CuO掺杂对基体材料性能的影响。本实验研究范围内，Li

2、+，Ta5+、Sb5十与铌酸钾钠完全均一固溶。钽酸锂的加入改善体系的烧结性能，而粒度分布不均匀：增加钽酸锂含量，材料的室温相结构由正交相向四方相转变，在0．035

3、烧结制度对样品性能有重要影响。烧结温度低，保温时间短，起始组分中Na过量，导致晶粒异常长大。增加烧结温度，延长保温时间，晶粒生长发育完善，致密度增加，到1100oC达到最大值；继续增加烧结温度和保温时间，碱金属挥发加剧，致密度降低。同时，碱金属挥发导致样品的To．。向低温方向移动，氧空位增加，居里温度T。小幅增加，矫顽场E。增大，进而影响样品的电性能。实验发现，在1100oC保温3h烧结的样品的综合性能最好。实验中掺杂的(O．1．5)m01％CuO能与基体相完全固溶。CuO的掺杂降低体系的烧结温度：掺

4、杂lm01％CuO并在1020oC烧结的样品，其密度与1100oC烧结的未掺杂样品的密度相当。CuO的掺杂小幅降低e／a值，弱化体系的四方性，进而影响其铁电性：掺杂量为(0．0．5)m01％，Cu2+进行A位取代，降低矫顽场E。，减小e／a值，弱化四方性，剩余极化P，降低；掺杂量为(O．5．1．5)m01％，Cuz十进行B位取代，增加矫顽场Ec，剩余极化P，则由于晶粒发育更完善而有所增加。掺杂少量氧化铜(O．125m01％)可以提高材料的压电性能，使d33、kp值增大，Qm值减小；掺杂量超过O．5m0

5、1％，d33、k。值降低，Qm值升高。关键词：碱金属铌酸盐；钙钛矿结构：准同型相界；烧结制度：CuO掺杂；铁电性；压电性；介电性ThePreparationandPerformanceCharacterizationof(Sb，Ta，Li)ModifiedAlkaliMetal—ContainingNiobate—BasedPiezoceramicsABSTRACTSb，TaandLimodifiedsodium—potassiumniobatesystemhasbeenaresearchfocusi

6、nthelead—freepiezoelectricceramicsfieldnowadays．BecausetheelectronegativityofSbishigherthanthatofNb，itcanstrengthenthecovalencyofthesystem，improvethepiezoelectricperformances，andthustheamountofSbisfixedatahighvalueinthisthesis(6m01％)．Consideringthatvola

7、tilizationofNaismoreseriousthanthatofKinthesinteringprocess，theamountofNaisusedslightlymorethanthatofK．Onthebasisofthiscomposition，(Na0．52K0．48)(Nbo．96Sb0．04)03，LiandTainequalmolarratioareaddedtoformanmorphotropicphaseboundary(MPB)inthehopeofimprovedper

8、formances：Then，thesinteringprocessisoptimized，andtheinfluenceofCuO—dopingontheperformancesisinvestigated．CompleteandhomogeneoussolidsolutionscanformbetweenLi+，Ta+，Sb十ionsandsodium-potassiumniobatewithinthestudiedscope．Theaddition