新型铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的改性制备及性能研究

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1、密级：公开保密期限：告给乂蔓？樽±学位论文新型铅酸钟钢基无铅压电陶瓷的改性制备及性能研究Ｓ化ｄｙｏｎＭｏｄｉｆｉｅｄＰｒｅａｒａｔｉｏｎａｎｄｐ－ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮｅｗｔｙｐｅＰｏｔ：ａｓｓｉｕｍ—＾－－ＳｏｄｉｕｍＮｉｏｂａｔｅｂａｓｅｄＬｅａｄｆｒｅｅＰｉｅｚｏｅｌｅｄｒｉｃＣｅｒａｍｉｃｓ学号Ｂ２０１１０１００３姓名尹奇异学位类别工学博±譜材料物理与化学域＾指导教师孙兆奇教授完成时间２０１５

2、年１０月．？■韦：’＇‘＇＇＇放？，＇；＇．；．；致苗百亢Ｖ＇；苗．Ｖ＇’＇＇，：５；Ｖ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徵大学或其他教育机构的一学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字曰期：年。月又扛

3、曰手每／气学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解安徵大学有关保留使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和滋盘，允许论文被查阅和借＾阅。本人授权安徵大学可１义将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检Ｌ、、汇索，可乂采用影印缩印或扫描等复制手段保存编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）＂学位论文作者签名：寺奇与导师签葦：哀签字曰期：年〇叫签曰：。。曰／月＞字期文巧年／月之摘要在信息技术快速发展的今天、光电子学等

4、多个离，压电陶瓷凭借其在电子学科技领域的广泛且不可替代的应用，现己成为各国争相研究的热点，且随着相关领域的飞速发展及特殊的需求、，使得压电陶瓷逐渐向无铅化复合化、纳米化等多元方向发展。然而，当前大量使用的压电陶瓷仍然ＷＰＺＴ基压电陶瓷为主，这对当前开展人类可持续发展和强化环境保护的世界各国提出了挑战，但是在２０００年后出现了质的转变，世界各国分别针对当前大量使用的传统ＰＺＴ铅基压电陶瓷的使用制定了相关的法规，《电子信息产品污染防止替理办法》自２００６年７月在我国也开始起敗并且我国

5、也把无铅压电陶瓷的研究列入了最新的国家战略规划。针对近２０多年的研究，在目前研究的几大无铅压电陶瓷体系中，觀一酸钟销基巧电陶瓷具有很好的发展潜能，但是直存在采用传统烧结技术难获得致密陶瓷的缺点。本论文结合当前国内外ＫＮＮ基无铅压电陶瓷相关的研究进一展和自己前期的研究基础一，方面，通过离子取代获得改性新体系，另方面，通过添加复合烧结助剂来改善制备技术，Ｗ此获得高性能、高致密性的ＫＮＮ基无铅压电陶瓷。主要研究内容如下：１．通过改善ＫＮＮ压电陶瓷的烧结性能，提高陶瓷的致密性，Ｗ便获得高

6、性。工艺能新型无铅拒电陶瓷本项研究采用传统陶瓷制备，在国内外首次Ｗ微量６％ｍｏｌ的ＵＳｂ〇３作为添加剂，并ＷＳｒＴｉ〇３作为第二相对ＫＮＮ压电陶瓷进行了－－ＳＴＸ无铅压电陶瓷改化成功制备了６％ｍｏｌＵＳｂ〇３惨杂改性的ＫＮＮ。ＸＲＤ、＝－－－ｍｏＳＥＭ等现代测试分析显示，ＫＮＮＳＴＪＣＧｃ２１０％ｌ）体系陶瓷所有样品均具一有很高的致密性，并呈现出单的巧钦矿结构的四方晶相，说明了少量的Ｓ订ｉ〇３和ＵＳｂ〇３的复合改化能有效地提高ＫＮＮ无铅皮电陶瓷的致密性和电性能。特＝别是

7、，当ｘ０．０４时，Ｗ６％ｍｏｌＬ议ｂ〇３惨杂的压电陶瓷具有商的致密性和优秀的〇２＝Ｈ６＝－电学性能，其中；成尸２６７Ｃ／ＮＡ４６％ｔａｉ５２．１／〇，Ａ３０．３／ｐ，，ｅ尸８，Ｋｃｍ，ｐ换岛产１．９８ｋＶ／ｍｉｎ〇２．通过设计ＫＮＮ压电陶瓷的新型相界，Ｗ此提高压电陶瓷的电学性能。本项研究首次提出，通过微量Ｎｉ离子的Ｂ位取代和第二组元ＳｒＴｉ〇３的渗杂，对ＫＮＮ陶瓷进行了复合改性。ＸＲＤ、ＳＥＭ等现代测试分析显示，微量的Ｎｉ离子Ｉ二杂一的取代不但没有出现任何第相，反而在

8、整个研究范围内均能形成个纯的巧－－＜－锭矿结构；ｃ＜０．ＪＣ，而且在０．０２０６范围内，ＫＮＮＮＳＴ体系陶瓷存在正交四方的准同型相界＝（ＭＰＢ），并因此在ｘ０．０４时获得了高致密性的、高性能的压电陶瓷，＝２＝＝其中：成尸２４３Ｃ／Ｎ４７％￡尸１０７９ｔ２３％ｆ产２６．４Ｃ２．０７ｋＶ／ｍｍ。ｐ，知，，ａｎＳ．，ｎ／ｃｍ，坑送说明少量的Ｎｉ离子的Ｂ位取代和ＳｒＴｉ〇３的同步惨入，可Ｗ増加ＫＮＮ皮