铌酸钾钠基无铅压电陶瓷研制

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftherequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchofPotassium-SodiumNiobateLead-FreePiezoelectricCeramicsCandidate:RaoYuanyuanMajor:MaterialPhysicsandChemistrySupervisor:Prof.LuWenzhongHuazhongUniversityofScience&Technolog

2、yWuhan430074,P.R.ChinaMay,2008独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和

3、借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要本文采用传统的陶瓷制备工艺，对Na0.5K0.5NbO3(KNN)无铅压电陶瓷进行了A位、B位的取代研究，制备了(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xLiNbO3(KNLN)无铅压电陶瓷和(Na0.5K0.

4、5)1-2xSrx(SbyNb1-y)O3(KNSSN)无铅压电陶瓷，并分析了该陶瓷的微观结构、压电性能、介电性能和铁电性能。与单纯KNN无铅压电陶瓷比较起来，KNLN和KNSSN无铅压电陶瓷均改善了其烧结特性，并提高了其压电性能。通过对Na0.5K0.5NbO3-LiNbO3二元系材料的研究，我们发现它的最佳烧结温度在1050~1150℃之间，而且随着锂含量的增加而降低。在常压条件下得到的陶瓷的实际密度占理论密度的96.5%。随着锂的加入，KNN基陶瓷的相结构由正交相向四方相过渡。锂的加入也使得KNN基压电陶瓷的压电性能大大

5、提高：当锂含量为6at.%时，压电常数由未掺锂时的80pC/N增加到掺锂后的145pC/N，平面机电耦合系数高达0.42，品质因数为95；相对介电常数为719，介电损耗降低至2.86%；具有典型的铁电体的特征，矫顽场降低至15.7KV/cm。通过对(Na0.5K0.5)1-2xSrx(SbyNb1-y)O3(KNSSN)无铅压电陶瓷的研究，我们得知它的预烧温度高于830℃，比KNLN高，最佳烧结温度为1060℃。在常压条件下得到的陶瓷样品线收缩率均超过10%，得到的实际密度占理论密度的97.8%。随着锶和锑的加入，KNN基陶瓷

6、的相结构变化与KNLN陶瓷相似，由正交相向四方相过渡。锶和锑的加入使得KNN基压电陶瓷的压电性能大大提高：当锶含量为2at.%，锑含量为6at.%时，其压电常数由未掺杂时的80pC/N增加到掺杂后的155pC/N，平面机电耦合系数为0.361，品质因数为120；相对介电常数为1025，介电损耗为7.94%，是一种典型的弛豫型铁电体，居里温度从420℃降低至270℃左右；其矫顽场降低至15.6KV/cm。关键词：无铅压电陶瓷；铌酸钾钠；铌酸锂；压电性能；介电性能；微观结构I华中科技大学硕士学位论文AbstractLead-fre

7、epiezoelectricceramics(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xLiNbO3(KNLN)and(Na0.5K0.5)1-2xSrx(SbyNb1-y)O3(KNSSN)werepreparedbytheconventionalceramic+2+++5+sinteringtechnique.TheLiorSrsubstitutedNa、KattheAsitesandSbsubstituted5+NbattheBsitesoftheperovskitestructure.Thepiezoelectricpro

8、perties,dielectricpropertiesandmicrostructuresofthesepiezoelectricceramicswerestudied.ComparedwithceramicsNa0.5K0.5NbO3,sinteringpropertie