1 1.中南大学 粉末冶金研究院, 粉末冶金国家重点实验室, 长沙 410083
2 2.湖南省美程陶瓷科技有限公司, 娄底 417000
钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)作为典型的钙钛矿型弛豫铁电体, 具有超高的场致应变, 是最有希望代替铅基体系的无铅压电体系之一。与铅基陶瓷相比, BNT基陶瓷具有驱动电压较高、迟滞较大以及温度稳定性差等劣势。为了优化无铅驱动器的应变性能, 本研究采用固相反应法制备(1-x){0.76(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.24SrTiO3}-xNaNbO3(BNT- ST-xNN, x=0~0.03)无铅铁电陶瓷。结果表明, 当x=0.01时, 该陶瓷在较低电场(E=4 kV/mm)下的应变值可达到0.278%, 等效压电系数d*33高达695 pm/V。此时, 陶瓷处于非遍历/遍历弛豫相界处, 电场诱导弛豫-铁电相变导致大场致应变。与x=0.01相比, x=0.02时应变值为0.249%, 略微下降, 但迟滞却降低至43%。此外, 该应变在25~100 ℃温度范围内维持稳定。本研究表明, 在BNT基陶瓷中固溶SrTiO3和NaNbO3组元可以提高场致应变值, 同时维持较低的驱动电场和良好的温度稳定性, 可用于压电驱动器研制。
钛酸铋钠 无铅铁电陶瓷 场致应变 弛豫态 sodium bismuth titanate lead-free ferroelectric ceramics field-induced strain relaxed state
1 中南大学 粉末冶金研究院, 粉末冶金国家重点实验室, 湖南 长沙 410083
2 中电科技集团 重庆声光电有限公司, 重庆401332
采用传统固相法制备了在1 130 ℃下烧结而成的(K0.45Na0.55)0.98Li0.02(Nb0.77Ta0.18Sb0.05)O3 (KNLNTS)无铅压电陶瓷。陶瓷致密度和电学性能较好, 致密度达到98%, 室温压电常数为308.7 pC/N, 厚度振动机电耦合系数可达0.5, 1 kHz时介电损耗为0.043。以上述KNLNTS基粉体为原料, 利用切割填充法制备1-3型压电复合材料并研究了厚度对复合材料的性能影响。结果表明, 复合材料的压电常数、厚度振动机电耦合系数均随厚度的增加而增加, 介电损耗随厚度的增加而减少, 而相对介电常数基本保持不变。
压电陶瓷 铌酸钾钠 1-3型复合物 厚度 piezoelectric ceramics sodium potassium niobate 1-3 composites thickness
中南大学 粉末冶金研究院 粉末冶金国家重点实验室, 湖南 长沙 410083
采用传统固相法在烧结温度1 110~1 150 ℃内成功制备了(K0.5Na0.5)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3(LTS-KNN)无铅压电陶瓷, 所有样品结晶性良好, 无第二相产生。在1 130 ℃下烧结的压电陶瓷致密度良好, 陶瓷表现出较好的压电性能。通过调节极化电场与极化温度可改善陶瓷的极化程度, 进而优化陶瓷的压电性能。实验结果表明, 在烧结温度为1 130 ℃, 极化电场为3 kV/mm, 极化温度为60 ℃时, 陶瓷的压电性能达到最佳, 即压电常数d33 = 310 pC/N, 机电耦合系数kp = 48%。
压电陶瓷 铌酸钾钠 烧结温度 极化 piezoelectric ceramics (K,Na)NbO3 sintering temperature polarization
