织构型K,0.5Na,0.5NbO,3无铅压电陶瓷制备工艺及性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要PZT，PMN—PT以及PZN—PT等钙钛矿结构的含铅陶瓷具有良好的压电和机电转化性能。但铅是一种有毒元素，生产过程中氧化铅的挥发易造成环境的污染。开发无铅压电陶瓷替代含铅陶瓷是目前压电材料领域的研究重点。本文介绍了当前无铅压电陶瓷的种类以及Ko5Nao．sNb03(简称KNN)陶瓷的研究现状，从三个方面展开了织构型Ko5Nao5Nb03陶瓷制备工艺和性能的研究：(1)设计并确定了非水基流延成型工艺作为织构陶瓷制备工艺。以NaNb03和KNb03的混合物作陶瓷粉料，采用正交设计法确定了流延浆料的配比，配置了固相体积含量为16．3％的稳

2、定浆料，流延形成均匀的陶瓷膜。切片叠片后压制成陶瓷素胚，并于常压下烧结，制备了相对密度为98％的KNN陶瓷；(2)在实验室已有专利的基础上，进一步探讨了NaNb03模板的合成工艺，确定了NaCl熔盐等于反应物8wt％时，合成的片状模板的择优取向性最佳；(31采用流延成型工艺，加入10％的NaNb03模板，常压下1100℃烧结1小时，RTGG法制得了织构度为74％，相对密度为92％的织构陶瓷。陶瓷片在常温油浴中以5kv／mm极化15分钟，得到压电常数，d33=117pC／N。实验对比了RTGG和TGG两种织构方法，证明了RTGG法制得的织构陶瓷具有更高的织构度和更

3、好的压电性能。本文最后尝试了微波烧结的工艺，实现了快速烧结。实验表明微波烧结工艺应用于织构陶瓷的制各仍有一定困难。关键词：无铅压电材料；Ko．sNao5Nb03陶瓷：NaNb03模板；织构武汉理工大学硕士学位论文AbstractAseriesoflead—basedperovskiteceramics，suchasPZT,PM'N—PT，PZN—PT,showexcellentpiezoelectricandelectromenchanicalproperties．However,thetoxicityofleadoxideanditshighvaporpres

4、sureduringprocessinghaveledtoademandforalternativelead—freepiezoelectricmaterialsthatisamainpointinthefieldofpiezoelectricceramics．Thispaperhasintroduceddifferentcandidatesoflead·freepiezoelectricceramicsanddevelopmentofKNN．ResearchonfabricationprocessandpropertiesintexturedKNNlead—f

5、reepiezoelectricceramicshasbeenshownfromthreeaspects：(1)Tapecastingprocesswasdesignedandconfirmedforpreparationoftexturedceramics．UsingmixtureofKNb03andNaNb03asceramicspowders，16．3％v01％slurrywasformedbyorthogonaltestdesignmethod，andtapecastedtoformgreensheets，whichwerecutandlaminated

6、tofabricategreencompacts．ARerremovaloforganicsubstancesfromthecompacts，thedenseKNNceramicswith98％ofTDCanbeachievedbyordinarysinteringinair．(2)Plate-likeNaNb03particlesastemplatecanbesynthesizedbyimprovedMoltenSaltSynthesis，whenthecontentofNaClasafluxequaledtO8wt％ofreactants．(3)Crysta

7、lline—OrientedKNNspecimenssinteredat1100。Cforlhwerefoundtohavedensitiesandpseudo—cubic{100)orientationdegreesof92％and74％respectively．Thedisk—shapedspecimenswerepoledatroomtemperatureinasiliconoilunderadcelectricof5kv／mmfor15min，gettingpiezoelectricconstantd33=117pC／N．Comparingeffecto

8、fRTGGandTGGm