(K,Na)NbO3（KNN）基無鉛壓電陶瓷由于其優(yōu)異的性能,被認(rèn)為是能夠取代PZT陶瓷的材料之一,引起了廣泛的關(guān)注。但是,（K,Na）NbO3陶瓷制備困難,壓電性能偏低,溫度穩(wěn)定性較差。因此,尋找一種高性能、高穩(wěn)定性的材料成為了現(xiàn)階段研究的熱點。本論文主要通過摻雜不同的離子對（KNN-LiTaO3）KNLNT基陶瓷的性能進行改善,并探究其對KNLNT基陶瓷性能的影響。首先采用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法燒結(jié)制備了（K0.48Na0.48Li0.04）-（Nb0.8Ta0.2）O3（KNLNT）陶瓷,并分別在燒結(jié)溫度（Ts）為 1176、1178、1180、1182、1184℃ 下進行燒結(jié),研究了不同燒結(jié)溫度對KNLNT陶瓷的電學(xué)性能以及溫度穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明,陶瓷的正交-四方相變溫度（TO-T）被降低到了室溫附近,居里溫度（Tc）被降低到了 340℃左右,在1178℃燒結(jié)時,陶瓷的性能最佳,密度ρ與壓電常數(shù)d33、厚度耦合機電系數(shù)kt、徑向機電耦合系數(shù)kp均達到最大值。剩余極化強度Pr,矯頑場Ec隨著溫度的變化較為穩(wěn)定,溫度穩(wěn)定性良好。與室溫相比,溫度較高時（T>100℃）,最大極化強度... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

幾種無鉛壓電陶瓷與鉛基壓電陶瓷性能的比較[6]

哈爾濱理工大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-3-電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的現(xiàn)象，被稱為逆壓電效應(yīng)。圖1-2為壓電材料的機理圖。圖1-2壓電效應(yīng)機理圖a)正壓電效應(yīng)b)逆壓電效應(yīng)[7]Fig.1-2Mechanismofpiezoelectriceffecta)positivepiezoelectriceffectb)inversepiezoelectriceffect通常來說，材料的結(jié)構(gòu)是否具有對稱性，決定了壓電材料是否具有壓電效應(yīng)。根據(jù)Neumann原理，只有沒有對稱中心的材料才有具有壓電效應(yīng)的可能。在32種晶體學(xué)點群中，沒有對稱中心的晶體共有21種，但是，由于點群432雖然沒有對稱中心，但其壓電系數(shù)為零，同樣也不具有壓電效應(yīng)，因此，可能具有壓電效應(yīng)的晶體點群只有20種，其中有10種點群則被稱為熱釋電體，而其中部分具有自發(fā)極化，且自發(fā)極化能夠在外加電場下重新取向的晶體被稱為鐵電體。極化強度P與電場E的變化關(guān)系，被稱為電滯回線，即P-E曲線，通常是用來表征晶體鐵電性的重要手段。典型的電滯回線如圖1-3所示，其中，Ps被稱為飽和極化強度，當(dāng)電場較弱時，疇壁的運動是可逆的，這時P-E曲線的變化是線性的，而在電場增強是，疇壁的運動不可逆，P-E曲線開始呈現(xiàn)非線性的變化，在b點時，電場達到了一定程度，使得極化趨于飽和，在c點時，極化強度繼續(xù)增加一部分，將cb段與斜軸的極軸相交即可得到飽和極化強度。之后，極化強度隨著電場的減小(cbd)而下降，但即使當(dāng)E=0時，此時仍然存在宏觀極化強度(od)，被稱為剩余極化強度Pr，之后，電場反向增強時，極化強度繼續(xù)下降，在f點時，電場被稱為矯頑場Ec，此時極化強度為零。此后電場繼續(xù)變化(fg)，經(jīng)歷過一個循環(huán)后，極化強度P與電場E的變化曲線，被稱為電滯回線。

哈爾濱理工大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-4-圖1-3典型的鐵電體電滯回線[8]Fig.1-3Typicalferroelectrichysteresisloops受溫度的影響，鐵電體的自發(fā)極化具有一定的臨界特性，在這個溫度之前，鐵電體為鐵電相，而在這個溫度之后，鐵電體會轉(zhuǎn)變成順電相，此時，鐵電體的鐵電性會消失，我們把這個溫度叫做居里溫度Tc，這種相變屬于結(jié)構(gòu)相變，被稱為鐵電相變。通常來說，不同的鐵電體會經(jīng)歷許多不同種的相變，這些相變發(fā)生在居里溫度以下的溫度，被稱為相變溫度，不同的鐵電相之間的轉(zhuǎn)換也叫做鐵電相變。根據(jù)居里-外斯定律，滿足溫度高于居里溫度的條件時，鐵電體的相對介電常數(shù)與溫度的關(guān)系為：0TTC(1-1)其中:C——居里-外斯常數(shù);T——絕對溫度;T0——居里-外斯溫度。當(dāng)鐵電體為一級相變時，T0小于Tc，當(dāng)鐵電體為二級相變時，T0與Tc相等。1950年時，反鐵電體的概念首次被提及，之后引起了廣泛的討論和研究[9-11]。與鐵電體不同，在外加電場的作用下，反鐵電體的P-E曲線呈雙電滯回線，且自發(fā)極化強度為零。如圖1-4所示，這是由于電場的誘導(dǎo)，使得反鐵電相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電相。但是，反鐵電體中依然存在一系列的相變溫度，并且當(dāng)溫度

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Multi-phase structure and electrical properties of Bi0.5Li0.5ZrO3 doping K0.48Na0.56NbO3 lead-free piezoelectric ceramics[J]. Xiaoyan PENG,Boping ZHANG,Lifeng ZHU,Lei ZHAO,Ruixiao MA,Bo LIU,Xiaodong WANG.  Journal of Advanced Ceramics. 2018(01)

博士論文
[1]鈦酸鉍鈉基鐵電陶瓷的電性能與溫度穩(wěn)定性研究[D]. 曹文萍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]四方相鈮酸鈉基無鉛壓電單晶的電學(xué)性能及電疇結(jié)構(gòu)[D]. 王軍軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]鈮酸鉀鈉基無鉛陶瓷的壓電及其穩(wěn)定性研究[D]. 姚方周.清華大學(xué) 2016
[4]Bi0.5Na0.5TiO3基無鉛壓電材料的結(jié)構(gòu)及物性研究[D]. 郭菲菲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3338915