论文部分内容阅读
采用传统固相烧结工艺制备了xLiNbO3-（1-x）Na0.5K0.5NbO3（简写为LNKN，其中0.146≤x≤0.618）高温无铅压电陶瓷。讨论了烧结温度、极化条件对陶瓷材料的影响；运用X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术对制备出的陶瓷材料的相结构、微观组织等进行了分析，研究了陶瓷材料的晶相结构随x含量的变化并提出变化模型；讨论了LNKN高温无铅压电陶瓷的介电、压电性能随x的含量的变化趋势。结果表明，LNKN无铅压电陶瓷是高温无铅领域中很具有前景的一类材料。通过实验研究，我们发现：1．高Li含量的LNKN随着x的增加，发生了一个从四方钙钛矿相到四方钨青铜相、再到LiNbO3相的转变，结构的变化也正是由于Li的加入引起晶格的畸变而形成的。2．在NKN的钙钛矿相和LiNbO3相之间存在着一个过渡相，即K3Li2Nb5O15或K3LiNb6O17的四方钨青铜相。其中K3Li2Nb5O15是一种完全填满型钨青铜结构，而K3LiNb6O17是一种非填满型钨青铜结构，尚存在着碱金属阳离子的空位。3．在LiNbO3的含量一定时，陶瓷中可能存在四方钙钛矿相、四方钨青铜相以及三方LiNbO3相中的多种，形成复相结构。4．与准同型相界（MPB）类似，钙钛矿相与钨青铜相的转变以及钨青铜相与LiNbO3结构的转变是一个突变的过程。即可以同时存在其中一种或几种相，但是几乎不明显存在它们之间的某种混乱的杂相。5．NaNbO3与KNbO3是无限固溶体，但是NaNbO3和KNbO3，与LiNbO3并不是无限固溶体。当LiNbO3的含量较低时，可以与NaNbO3、KNbO3固溶而形成钨青铜结构，但当含量较高时，首先会有NaNbO3析出，然后KNbO3也会因晶格的畸变而析出。6．当x在0.25到0.45之间时，d33几乎保持不变，大约为70～80pC／N。当x=0.382时，压电常数d33=74pC／N，居里温度Tc=526℃。当x=0.500时，压电常数d33=53pC／N，居里温度Tc=537℃。7．当加入助熔剂CuO时，机械品质因子Qm从52提高到82，而且并没有引起居里温度的剧烈下降，但是压电常数却下降很多。通过本论文的研究，取得以下具有明显创新性的研究成果：1．提出了高LiNbO3含量LNKN无铅压电陶瓷（其中0.146≤x≤0.618），并成功制备并表征了居里温度大于500℃，压电常数在70到80pC／N的高温无铅压电陶瓷。2．对高锂含量LNKN系列陶瓷进行了相结构和微观组织进行了表征，首次提出高锂含量LNKN陶瓷随Li含量的相结构的变化。