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2017-04-11 发布于江苏
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0_96_K_0_49_Na_0_省略_O_3无铅压电陶瓷的结构与电性能_沈万程

第 44卷第 3期 2 0 1 6 年 3 月硅酸盐学报 Vol. 44，No. 3 March，2016 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2016.03.03 0.96(K0.49Na0.51–xLix)(Nb0.97Ta0.03)O3–0.04Bi0.5Na0.5ZrO3 无铅压电陶瓷的结构与电性能沈万程，沈宗洋，李月明，王竹梅，骆雯琴，宋福生 (景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院，江西省先进陶瓷材料重点实验室，江西景德镇 333403) 摘要：采用固相法制备 0.96(K0.49Na0.51–xLix)(Nb0.97Ta0.03)O3–0.04Bi0.5Na0.5ZrO3 (0.96KNNTLx–0.04BNZ，x=0.00，0.01，0.02， 0.03，0.04)无铅压电陶瓷，研究 Li 掺杂量对 0.96KNNTLx–0.04BNZ 陶瓷相结构、微观形貌和电性能的影响。结果表明： 0.96KNNTLx–0.04BNZ 陶瓷为纯钙钛矿结构，随着 Li 掺杂量 x 的增加，陶瓷由正交–四方两相共存逐渐转变为四方相。在 x≤0.01时，陶瓷为正交–四方两相共存的多型相转变(polymorphic phase transition，PPT)结构；而当 x≥0.02时，陶瓷转变为四方相结构。在 PPT向四方相转变的组成边界(x=0.02)处，陶瓷具有优异的电性能：压电常数 d33=335 pC/N，机电耦合系数 kp=38.40%，机械品质因数 Qm=43，介电常数 εT33/ε0=1 350，介电损耗 tanδ=2.70%，剩余极化强度 Pr=23.50 μC/cm2，矫顽场 Ec=1.52 kV/mm，Curie温度 TC=325 ℃。分析了组成 x=0.02的陶瓷在不同温度和不同频率下的交流阻抗谱，表明晶粒和晶界对电传导机制共同起作用，介电弛豫激活能与高温下氧空位移动的激活能相吻合，Erelax=1.15 eV。关键词：无铅压电陶瓷；铌酸钾钠；锆酸铋钠；多型相转变；阻抗谱中图分类号：TQ174 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2016)03–0367–08 网络出版时间：网络出版地址： Structure and Electrical Properties of 0.96(K0.49Na0.51–xLix)(Nb0.97Ta0.03)O3–0.04Bi0.5Na0.5ZrO3 Lead-free Piezoelectric Ceramics SHEN Wancheng, SHEN Zongyang, LI Yueming, WANG Zhumei, LUO Wenqin, SONG Fusheng (Jiangxi Key Laboratory of Advanced Ceramic Materials, School of Materials Science and Engineering, Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333403, Jiangxi, China) Abstract: 0.96(K0.49Na0.51–xLix)(Nb0.97Ta0.03)O3–0.04Bi0.5Na0.5ZrO3 (0.96KNNTLx–0.04BNZ, x=0.00, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04) lead-free piezoelectric ceramics were prepared via a solid state reaction method. The effect of Li doping amount x on the crystal structure, microstructure and electrical properties of the ceramics was investigated. The results indicate that all the samples possess a pure perovskite structure. The phase structure of the ceramics gradually changes from the coexisted orthorhombic and tetragonal phases to tetragonal ph