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大量研究表明,离子取代和添加助烧剂能够改善0.5Na0.5NbO3(KNN)基无铅压电陶瓷的致密度和压电性能。本文采用传统固相烧结工艺分别制备了AlFeO3(AF)掺杂KNN陶瓷和AF、LiSbO3(LS)共同掺杂KNN陶瓷,并对陶瓷样品的成分、结构、相变、烧结工艺与压电介电性能之间的关系进行了综合研究。另外,据文献报道CuO和MnO2在降低陶瓷烧结温度方面也具有明显的效果,因此,本文还研究了添加CuO和MnO2作为助烧剂以降低KNN-AF-LS陶瓷的烧结温度。本实验主要研究内容和创新之处如下: 系统研究了(1-x)KNN-xAF瓷的成分、相结构、微观形貌,压电性能、介电性能和铁电性能的关系,研究结果表明:AlFeO3(AF)的引入使KNN陶瓷的烧结温度从1150℃降到了1000℃。陶瓷样品的综合电性能在x=3mol％时达到最优:d33=116 pC/N, k p=32.9%,Q m=114.8,tanδ=3.37%, T C=382℃, P r=21.8μC/cm2。陶 系统研究AF掺杂KNN-0.05LS陶瓷的成分、相结构、微观形貌,压电性能、介电性能和铁电性能的关系,研究结果表明:AF的掺杂对0.95KNN-0.05LS陶瓷的相结构和显微组织影响不是很大,总体上随着AF掺杂量的增加,相结构基本不变,陶瓷晶粒增长缓慢。但是AF掺杂使KNN-LS陶瓷样品烧结温度从1080℃降到1010℃,陶瓷样品的综合电性能在烧结温度1010℃和x=0.4mol%时达到最优:d33=280pC/N,kp=56.5%,Q m=31.69,tanδ=2.08%,T c=334℃。 系统研究(0.996-x)KNN-0.004AF-xLS陶瓷的组成、结构与压电性能和烧结特性的关系。研究发现:(0.996-x)KNN-0.004AF-xLS陶瓷的组成均是ABO3型钙钛矿结构。LS的掺杂对KNN-0.004AF陶瓷的相结构和组织形貌有一定的影响,在0.02≤x≤0.04范围内样品存在MPB,晶粒随着LS量的增加而增大。陶瓷样品的综合电性能在烧结温度1020℃和x=5mol%时达到了最优值:d33=272pC/N, k p=44.8%, Q m=30.82, tanδ=3.43%,εr=1565.41,T c=336℃,ρ=4.48 g/cm3。 系统研究当AF量增加时LS的掺杂对KNN-AF陶瓷的的成分、相结构、微观形貌,压电性能、介电性能和铁电性能的关系。研究表明,当AF量增加时,陶瓷的烧结温度再降低,最低达到了970℃,同时能够使其介电损耗降低,降低到tanδ=1.86%,居里温度和机械品质因数Qm也提高了,而压电常数d33和机电耦合系数kp略有降低。 系统研究CuO和MnO2掺杂量对KNN-0.01AF-0.06LS无铅压电陶瓷的相结构、组织形貌及性能的影响。研究发现,CuO和MnO2的掺杂都能使烧结温度降低,最佳的烧结温度分别为:920℃和940℃;CuO的掺杂还使介电损耗得到进一步降低,达到了tanδ=1.05%(1kHz);机械品质因数Q m也都提高了,其他的性能略有减小。