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压电陶瓷已广泛应用到航空航天等高新技术领域中。但是,由于铅的危害性,迫切需要开发一种新型环保的无铅压电陶瓷材料。
本文用传统陶瓷制备工艺研究无铅、无钾铌酸盐系列的压电陶瓷材料(1-x)NaNbO3-xBaTiO3(NNBTx)。确立了适合本体系粉体制备工艺和烧结工艺。在此基础上研究了BaTiO3含量、烧成温度以及极化电场对材料相结构、微观形貌、致密度、介电性能、压电性能和铁电性能的影响,最后又探讨了CuO添加剂对本体系材料各种性能的影响。
首先,本实验研究了在不同球磨时间、不同预烧温度条件下合成NaNbO3粉体,确定了最佳的合成条件;经过掺杂、造粒、成型、排胶和烧结等工艺制备出陶瓷试样;在试样上下表面敷上银电极以便极化和测试。
其次,利用X射线衍射技术(XRD)研究了(1-x)NaNbO3-xBaTiO3体系的准同型相界,通过对材料性能的研究确定了NNBT10为该体系的最佳配比组分。在此基础上,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了不同烧成温度下的NNBT10陶瓷晶粒尺寸的变化情况,结合性能测试的结果确定了最佳烧成温度(1265℃)。然后,探讨了极化电场对最佳组分在最佳烧成温度下的性能影响,从而确定了最佳极化电场(3.5kV/mm)。
最后,本实验还研究了CuO添加剂对NNBT10的性能影响。适当含量的CuO能够提高材料的密度、机电耦合系数、压电常数、质量品质因数、介电常数、径向频率常数以及降低材料的介电损耗。另外,其P-E曲线表明,CuO添加剂明显提高了材料的绝缘性,减小了在高电场下的漏电流,使得材料的性能得到提高。
本文用传统陶瓷制备工艺研究无铅、无钾铌酸盐系列的压电陶瓷材料(1-x)NaNbO3-xBaTiO3(NNBTx)。确立了适合本体系粉体制备工艺和烧结工艺。在此基础上研究了BaTiO3含量、烧成温度以及极化电场对材料相结构、微观形貌、致密度、介电性能、压电性能和铁电性能的影响,最后又探讨了CuO添加剂对本体系材料各种性能的影响。
首先,本实验研究了在不同球磨时间、不同预烧温度条件下合成NaNbO3粉体,确定了最佳的合成条件;经过掺杂、造粒、成型、排胶和烧结等工艺制备出陶瓷试样;在试样上下表面敷上银电极以便极化和测试。
其次,利用X射线衍射技术(XRD)研究了(1-x)NaNbO3-xBaTiO3体系的准同型相界,通过对材料性能的研究确定了NNBT10为该体系的最佳配比组分。在此基础上,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了不同烧成温度下的NNBT10陶瓷晶粒尺寸的变化情况,结合性能测试的结果确定了最佳烧成温度(1265℃)。然后,探讨了极化电场对最佳组分在最佳烧成温度下的性能影响,从而确定了最佳极化电场(3.5kV/mm)。
最后,本实验还研究了CuO添加剂对NNBT10的性能影响。适当含量的CuO能够提高材料的密度、机电耦合系数、压电常数、质量品质因数、介电常数、径向频率常数以及降低材料的介电损耗。另外,其P-E曲线表明,CuO添加剂明显提高了材料的绝缘性,减小了在高电场下的漏电流,使得材料的性能得到提高。