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两种铌酸盐无铅压电陶瓷的制备和物性研究

2020-12-07阅读(89)

两种铌酸盐无铅压电陶瓷的制备和物性研究

论文摘要

由于铅对人体和环境的危害性，铅含量很高的传统的铅基压电陶瓷的应用受到极大挑战。因此，发展无铅系环境协调性压电陶瓷成为一项紧迫且具有重大实用意义的课题。本论文利用传统固相反应法制备了(KxNa1-x)1-yLiyNbO3和Sr2-xCaxNaNb5O15（分别简写为KNLN和SCNN）两种体系的无铅压电陶瓷，系统地研究了其微观形貌、结晶结构、介电和压电等方面的物理性质。（K,Na）NbO3基陶瓷（KNN）以其优异的压电性能成为目前无铅压电陶瓷材料的研究热点。近年对KNN基压电陶瓷的研究，主要集中在这两个方面：（1）探索具有更优异压电性能的KNN基陶瓷组分；（2）研究引起KNN基陶瓷呈现优异压电性能的物理机制，如准同型相界、晶体结构相变等。本论文中关于(KNa1-x)1-yLiyNbO3体系压电陶瓷的研究侧重于对晶体结构随组分变化的规律性和晶体结构相变对压电性能的影响方面。对于(K0．50Na0．50)1-yLiyNbO3（y=0-0．08）压电陶瓷的研究，证实了文献报道的晶体结构和压电性能随组分变化的结果。对于(KxNa1-x)0．94Li0．06NbO3（X=0．30-0．70）压电陶瓷的研究，发现了晶体结构随着组分x变化发生正交-四方-正交的变化，相界分别位于x=0．40和x=0．60处。在所研究的(KxNa1-x)1-yLiyNbO3陶瓷体系中，两种组分分别为(K0．50Na0.50)0．935Li0．065NbO3和(K0．45Na0．55)0．94Li0．06NbO3的陶瓷样品呈现出比较优异的压电性能(d33>200pC／N，kp>45％)。由介电温谱测量得到的这两种组分的陶瓷样品的正交-四方晶体结构相变温度分别为27℃和35℃。推测它们的良好压电性能应与在室温附近发生的正交-四方相变有着密切的关联性。本论文中制备的钨青铜结构Sr2-xCaxNaNb5O15（x=0-0．15）无铅压电陶瓷的d33为70pC／N左右，室温介电常数大于1400，室温介电损耗小于1％，相对密度大于92％。当Ca2+的添加量x超过0．15时，相对密度、平均晶粒尺寸和压电性能均开始降低。组分为x=0．10的Sr1．9Ca0．1NaNb5O15陶瓷具有良好的压电性能(d33=74pC／N，kp=8．2％，Qm=923)，具有一定应用价值。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 符号说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 压电材料概述
  • 1.2 压电陶瓷研究背景与现状
  • 1.2.1 压电陶瓷研究背景与无铅化的提出
  • 1.2.2 无铅压电陶瓷的分类和研究热点
  • 1.3 本论文的工作概述
  • 参考文献
  • 第二章 无铅压电陶瓷样品的制备方法与测试手段
  • 2.1 固相反应法制备无铅压电陶瓷
  • 2.2 无铅压电陶瓷样品的测试
  • 3无铅压电陶瓷的物性研究'>第三章 （K,Na,Li）NbO3无铅压电陶瓷的物性研究
  • 3.1 前言
  • 3.1.1 提高KNN基陶瓷压电性能的措施
  • 3.1.2 具有优异压电性能的KNN基陶瓷的研究现状
  • 3.2 实验过程
  • 0.50Na0.50)1-yLiyNbO3压电陶瓷的物性研究'>3.3 (K0.50Na0.50)1-yLiyNbO3压电陶瓷的物性研究
  • 3.3.1 显微结构分析
  • 3.3.2 晶体结构分析
  • 3.3.3 介电性质分析
  • 3.3.4 压电性质分析
  • xNa1-x)NbO3-0.06LiNbO3压电陶瓷的物性研究'>3.4 (KxNa1-x)NbO3-0.06LiNbO3压电陶瓷的物性研究
  • 3.4.1 显微结构分析
  • 3.4.2 晶体结构分析
  • 3.4.3 介电性质分析
  • 3.4.4 压电性质分析
  • 3.5 本章小结
  • 参考文献
  • 2NaNb5O15无铅压电陶瓷的物性研究'>第四章 （Sr,Ca）2NaNb5O15无铅压电陶瓷的物性研究
  • 4.1 前言
  • 2-xCaxNaNb5O15压电陶瓷的物性研究'>4.2 Sr2-xCaxNaNb5O15压电陶瓷的物性研究
  • 4.2.1 微观结构研究
  • 4.2.2 介电性质研究
  • 4.2.3 压电性质研究
  • 4.3 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 结论与展望
  • xNa1-x)l-yLiyNbO3压电陶瓷体系'>5.1 (KxNa1-x)l-yLiyNbO3压电陶瓷体系
  • 2-xCaxNaNb5O15压电陶瓷体系'>5.2 Sr2-xCaxNaNb5O15压电陶瓷体系
  • 参考文献
  • 致谢
  • 发表论文目录
  • 3 ceramics'>英文论文 Crystalline structural phase boundaries in（K,Na,Li）NbO3ceramics
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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