本文關(guān)鍵詞：鈮酸鉀鈉基壓電陶瓷的制備與性能研究

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【摘要】：本文以KOH、NaOH、Nb_2O_5、Sb_2O_3、Ta2O_5、ZnO、MgO為原料,采用水熱合成法制備陶瓷粉體,研究A位不同K/Na化學(xué)計量比、適量的ZnO和MgO作為燒結(jié)助劑對鈮酸鉀鈉基壓電陶瓷材料結(jié)構(gòu)與性能的影響規(guī)律。采用XRD、SEM分析鈮酸鈉鉀基壓電陶瓷的礦物組成以及其顯微結(jié)構(gòu);測試與分析其壓電常數(shù)、相對介電常數(shù)、介質(zhì)損耗變化規(guī)律確定最佳的制備條件。采用水熱合成法于200°C,反應(yīng)24h制備了Sb元素?fù)诫s的鈮酸鉀鈉基陶瓷粉體,經(jīng)過造粒、壓片、燒結(jié),得到相應(yīng)的陶瓷。Sb元素的取代量為0.05時,具有單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),晶粒形貌良好,顆粒為四方塊狀,晶粒尺寸在3-4μm之間。陶瓷壓電常數(shù)隨著K加入量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,在K/Na=0.46/0.54處,即K_(0.46)Na_(0.54)Nb_(0.95)Sb_(0.05)O_3的陶瓷具有較高的壓電常數(shù)。通過對K_(0.46)Na_(0.54)Nb_(0.95)Sb_(0.05)O_3陶瓷水熱法合成粉體的反應(yīng)條件優(yōu)化及燒結(jié)制度的改進(jìn),確定了水熱反應(yīng)溫度為200°C,反應(yīng)時間24h,燒結(jié)溫度為1060°C,保溫時間2h時,其性能最佳,壓電常數(shù)、密度和線性收縮率分別為,d33=73 pC/N、ρ=4.55 g/cm3、D%=0.48。在K_(0.46)Na_(0.54)Nb_(0.95)Sb_(0.05)O_3陶瓷中,研究了助燒劑ZnO和MgO的影響規(guī)律,通過正交試驗與分析,得到ZnO加入量10 mol%,MgO加入量5 mol%,燒結(jié)溫度1000°C,保溫時間2h條件下,性能最佳,其d33=93 pC/N,εr=354.02,tanδ=0.016,ρ=4.12 g/cm3,D%=2.60。晶相仍為單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),晶粒尺寸在2-3μm之間。采用水熱合成法于溫度200°C,反應(yīng)時間24h時制備了Ta元素?fù)诫s的鈮酸鉀鈉基陶瓷粉體,經(jīng)過造粒、壓片、1040°C燒結(jié)、保溫2h,得到陶瓷試樣,經(jīng)X射線衍射分析,具有單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),且隨著Ta元素加入量的增加,結(jié)構(gòu)由正交相向四方相轉(zhuǎn)變,在K0.5Na0.5Nb0.8Ta0.2O3組分下為兩相共存狀態(tài)。調(diào)節(jié)A位上K/Na的化學(xué)計量比,得到K/Na=0.54/0.46,即K_(0.54)Na_(0.46)Nb_(0.8)Ta_(0.2)O_3組分的陶瓷,具有較高的壓電常數(shù)。陶瓷最佳制備條件為水熱合成溫度200°C,反應(yīng)時間24h;最佳燒結(jié)溫度1060°C,保溫時間1h。通過正交試驗研究了燒結(jié)助劑氧化物對陶瓷的壓電常數(shù)和介電性能的影響規(guī)律,得到K_(0.54)Na_(0.46)Nb_(0.8)Ta_(0.2)O_3陶瓷中ZnO加入量為6 mol%,MgO加入量為5 mol%,燒結(jié)溫度為1060°C,保溫時間為1h時,材料的性能最佳,d33=55 pC/N,εr=336.54,tanδ=0.0148,密度和線性收縮率分別為ρ=4.66 g/cm3和D%=1.29。晶相為單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),正交相和四方相共存,孔隙較小。
【關(guān)鍵詞】：水熱合成法 鈮酸鉀鈉基 壓電性能 取代改性 介電性能
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM282
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 壓電陶瓷的發(fā)展10-11
• 1.3 含鉛壓電陶瓷11
• 1.4 研究現(xiàn)狀11-12
• 1.5 無鉛壓電陶瓷12-14
• 1.6 鈮酸鹽基無鉛壓電陶瓷14-20
• 1.6.1 鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的研究進(jìn)展15-16
• 1.6.2 制備工藝的改進(jìn)16-20
• 1.7 壓電陶瓷的性能參數(shù)20-21
• 1.8 研究目的及內(nèi)容21-22
• 1.8.1 研究目的21
• 1.8.2 研究內(nèi)容21-22
• 第二章 實驗過程及測試方法22-26
• 2.1 原料22
• 2.2 設(shè)備及型號22-23
• 2.3 制備工藝23-24
• 2.4 實驗測試分析24-26
• 2.4.1 X射線衍射分析（XRD）24
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡分析（SEM）24-25
• 2.4.3 準(zhǔn)靜態(tài)d33測量儀分析25
• 2.4.4 阻抗分析測試儀分析25
• 2.4.5 密度測試25-26
• 第三章 銻摻雜鈮酸鉀鈉基壓電陶瓷的制備及性能研究26-44
• 3.1 Sb元素及K/Na比對鈮酸鉀鈉基陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的影響26-31
• 3.1.1 Sb元素取代量對結(jié)構(gòu)的影響26-28
• 3.1.2 K/Na比對結(jié)構(gòu)的影響28-30
• 3.1.3 Sb元素及K/Na比對壓電性能的影響30-31
• 3.2 水熱合成條件與燒結(jié)制度的優(yōu)化31-34
• 3.2.1 水熱合成條件對K_(0.46)Na_(0.5)4Nb_(0.95)Sb_(0.05)O_3陶瓷晶體及性能的影響31-32
• 3.2.2 燒結(jié)制度對K_(0.46)Na_(0.5)4Nb_(0.95)Sb_(0.05)O_3陶瓷形貌及性能的影響32-34
• 3.3 燒結(jié)助劑對K_(0.46)Na_(0.5)4Nb_(0.95)Sb_(0.05)O_3陶瓷的影響34-42
• 3.3.1 燒結(jié)助劑對結(jié)構(gòu)的影響35-37
• 3.3.2 燒結(jié)助劑對性能影響的正交試驗分析37-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 鉭摻雜鈮酸鉀鈉基陶瓷的制備及性能研究44-58
• 4.1 Ta元素及K/Na比對鈮酸鉀鈉基陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的影響44-48
• 4.1.1 Ta元素取代量對結(jié)構(gòu)的影響44-46
• 4.1.2 K/Na比對結(jié)構(gòu)的影響46-48
• 4.2 燒結(jié)制度與水熱合成條件的影響48-51
• 4.2.1 燒結(jié)制度對K_bNa_(1-b)Nb_(0.8)Ta_(0.2)O_3陶瓷的影響48-50
• 4.2.2 水熱合成條件對K_(0.54)Na_(0.46)Nb_(0.8)Ta_(0.2)O_3陶瓷的影響50-51
• 4.3 燒結(jié)助劑的研究51-56
• 4.3.1 燒結(jié)助劑對K_(0.54)Na_(0.46)Nb_(0.8)Ta_(0.2)O_3陶瓷結(jié)構(gòu)的影響52-54
• 4.3.2 燒結(jié)助劑對K_(0.54)Na_(0.46)Nb_(0.8)Ta_(0.2)O_3性能影響的正交試驗分析54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第五章 結(jié)論與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 致謝66-68
• 附錄68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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7 朱孔軍;蘇禮奎;季宏麗;裘進(jìn)浩;柏林;柳澤河道;h斗己貧，

本文編號：917990