水热辅助法制备铌酸钾钠系无铅压电陶瓷及改性研究

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1、法压料技大学论文题目：水热辅助法制备铌酸钾钠系无铅压电陶瓷及改性研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：材料科学与工程学院硕士生：郝航飞导师：谈国强2014年5月StudyonHydrothermal·-AssistedSynthesisandPropertiesofK0．sNao．sNb03basedLead—FreePiezoelectricCeramicsAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeo

2、fMasterofEngineeringScienceBySupervisor：Prof．GuoqiangTan●———————————一1Ill--●_●●●___■一May2014水热辅助法制备铌酸钾钠系无铅压电陶瓷及改性研究摘要近年来，具有较高居里温度及较好的压电性能的(Ko．sNao．5)Nb03(KNN)系无铅压电陶瓷被认为是最具有发展前景的无铅压电材料之一。本论文以水热法制备了Ⅺ妯03，NaNb03，BiFe03(BF)，LiTa03(LT)粉体，结合传统固相烧结工艺制备了(1．x)KNN．xBF，(1-x)KNN．xLT与(1．x)(O．94KNN．0．06LT)．xB

3、F等系列无铅压电陶瓷，运用XRD，SEM及介电温谱测试等测试分析手段对陶瓷样品物相结构变化，微观结构与电学性能之间的关系进行了系统研究。(1)水热法合成纯相的KNb03，NaNb03，LiTa03粉体以及含有少量Bi203的BiFe03粉体，其中NaNb03粉体与KNb03粉体均为正交相钙钛矿结构；BiFe03粉体域LiTa03粉体均为沿着[1l1]伸长的菱面体结构。(2)水热辅助法制备(1．x)KNN．xBF系列陶瓷。室温下样品为单一的正交相钙钛矿结构：适量的BF掺杂可以有效地促进陶瓷晶粒的发育，提高陶瓷样品的致密度。0．992KNN．x0．008BF陶瓷的压电常数d33，平面机电

4、耦合系数KD，机械品质因子Qm及居里温度T。分别为120pC／N，37％，11．74及420．6℃。(3)水热辅助法制备(1．x)KNN．xLT系列陶瓷。室温下，随着LT掺杂量的增加，样品内部发生正交一四方相变现象；0．94KNN一0．06LT陶瓷样品内部出现多晶型相界(PPB)，陶瓷的压电性能：d33=187pC／N，kp=37．3％，T。≈461．8。C，Pr----19．859C／cm2。(4)水热辅助法制备(1．x)(O．94KNN．0．06LT)．xBF系列陶瓷。室温下，陶瓷样品为单一的四方相钙钛矿结构。随着烧结温度的升高，0．996(0．94KNN．0．06LT)．0．0

5、04BF陶瓷样品内部晶粒发育逐渐完整，Bi203杂质逐渐消失，同时样品四方相结构逐渐减弱；当烧结温度为1060℃时，陶瓷的压电性能d33、KD及分别达到107pC／N、23．99％，T。为462．3℃。关键词：无铅压电陶瓷，(Ko．5Nao．5)Nb03，掺杂改性，相变，水热法STUDYONHYDRoTHERMAL．ASSISTEDSYNTHESISANDPROPERTIESoFKo．sNao．sNb03BASEDLEAD．FREEPIEZOELECTRICCERAMICSABSTRACTInrecentyears，KNNceramicshadbeenconsideredtobeon

6、eofthemostpromisinglead-freepiezoelectricmaterialsbecauseofhighcurietemperatureandgoodpiezoelectricproperties．Inthiswork，KNb03，NaNb03，BiFe03(BF)，LiTa03(LT)powerswascombinedbythehydrothermalsynthesis，andKNNbasedlead—freeceramicswerepreparedwiththetraditionalsolid．statesintering．Thentherelationsh

7、ipamongphasetransition，microstructureandpiezoelectric，dielectricpropertieswerestudiedbywayofXRD，SEMandthetestofdielectricitiesandSOon．(1)PureKNb03，NaNb03，LiTa03andBiFe03withasmallamountofBi203powderscouldbesynthesizedthroughhydrot