【摘 要】
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钛酸铋钠基(BNT)由于具有优异的铁电性能、较好的压电性能以及较高的居里温度而备受关注。而作为铁电或压电材料应用时,由于矫顽场较高以及漏电流较大导致极化困难,限制了 BN
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钛酸铋钠基(BNT)由于具有优异的铁电性能、较好的压电性能以及较高的居里温度而备受关注。而作为铁电或压电材料应用时,由于矫顽场较高以及漏电流较大导致极化困难,限制了 BNT材料的应用。因此,对其性能仍需进一步改善。通过A/B位离子掺杂、固溶改性和改善制备工艺的手段对钛酸铋钠材料进行改性,以提高材料的电学性能,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及电学性能测试系统等手段测试了试样的相结构、微观形貌和电学性能。基于离子掺杂改性的原理,采用传统固相法制备了 K+和Nb5+掺杂改性的Bi0.5(Na1-xKx)0.5(Ti1-yNby)O3陶瓷。结果表明:最佳的钾离子掺杂浓度为0.22 mol,试样的介电常数为1844,压电常数172pC/N,居里温度处的介电常数达到7182,并且在180~420℃范围内可以保持稳定。在此基础上继续掺杂Nb5+改性,从物相结构的分析结果显示体系内产生了焦绿石相钛酸铋(Bi2Ti2O7),介电常数的稳定区间拓宽到 100~400℃。基于固溶改性的原理,用传统固相法和溶胶-凝胶法做对比试验,制备了(1-x)Bi0.5(Na0.78K0.22)0.5TiO3-xBaTiO3二元体系陶瓷。结果表明:两种方法制备的试样都形成了三方-四方相共存的准同型相界(MPB)。两种方法分别在x=0.03~0.12mol和x=0.06~0.12 mol范围内观察到了 MPB存在。同时,BaTiO3的引入抑制了晶粒的生长,溶胶-凝胶法制备的试样具有更小的晶粒尺寸和更大的致密度。固相法试样的压电常数进一步提高到184 pC/N。将(Sr0.8Bi0.1□0.1)TiO2.95(SBT)组分引入到改性后的二元体系中构建了三元体系(0.94-x)BNKT-0.06BT-xSBT,并在SBT组成中引入了氧空位和阳离子空位缺陷。结果表明:掺杂SBT后的体系仍保持了三方-四方共存的相结构,并随着SBT掺杂量的增加,四方相含量和结晶度增加;试样的晶粒尺寸先增大再减小,x=0.05的组分达到最大值;降低了体系的退极化温度(Td),在x=0.07的组分,Td接近室温;试样的压电常数随SBT的掺杂量增加而降低,提高了体系的应变能力。图46幅;表7个;参62篇。
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