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铌酸钾钠基陶瓷—K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷(简称KNN),因其具备良好的压电性能,较高的居里温度,较好的机械性能,是一种最具应用前景来替代铅基陶瓷的压电材料。然而,大量关于KNN无铅压电陶瓷的研究重心都围绕在通过不同的烧结方法和烧结助剂来提高KNN陶瓷的压电性能(主要指压电常数d33),现有研究中很少关注KNN陶瓷的机械品质因数(Qm)以及它的影响机制。机械品质因数作为频率和粉末压电材料的一个重要参数,比如超声波电机和变压器都需要其压电器件具有较高的机械品质因数。本文采用固相反应法,通过选择CuO基复合氧化物作为烧结助剂和A、B位离子掺杂改性的方法来提高KNN陶瓷的致密度,改善KNN基陶瓷的介电和压电性能,提高了KNN陶瓷的机械品质因数Qm,在此基础之上,深入探讨了KNN基陶瓷其高Qm性能的产生机理和影响机制。本文的主要研究内容有:(1)B2O3-CuO作为一种复合氧化物,被添加到K0.48Na0.52NbO3基无铅压电陶瓷中(简称BC-KNN陶瓷)。研究结果显示,B2O3-CuO作为一种烧结助剂,能有效地改善KNN压电陶瓷的烧结性能以及提高压电陶瓷的机械品质因数Qm。通过调整BC含量及工艺参数,可得到高达2128的高Qm值,这是纯KNN陶瓷的35倍。另外,研究发现,BC-KNN陶瓷的机械品质因数Qm会随周围环境湿度变化而改变。当相对湿度(RH)从25%增加到78%时,BC-KNN陶瓷的Qm值从2128下降到267。Qm值对湿度的敏感性与相对介电常数(εr)在湿度环境下的敏感性密切相关。最后,研究结果表明,KNN陶瓷的微观结构致密是保证其高机械品质因数性能在潮湿环境中稳定的关键。(2)制备了x mol%(SiO2-CuO)-K0.48Na0.52NbO3(0.5≤x≤10)陶瓷(简称SC-KNN陶瓷),并详细地研究了SiO2-CuO复合氧化物对KNN陶瓷的的晶体结构、微观结构、介电和压电性能的影响。根据X射线衍射结果分析,所制备的SC-KNN陶瓷均为正交体系。其微观结构表明,SiO2-CuO是有效的烧结助剂,可以促进晶粒的生长和形成致密的陶瓷结构。烧结温度为1110 oC时,5 mol%的SC-KNN陶瓷的机械品质因数(Qm)在较低的湿度环境下达到了最大值1598。有趣的是,SC-KNN陶瓷的机械品质因数和电容对于外界环境湿度的变化比较敏感,这说明SC-KNN陶瓷如同前文的BC-KNN陶瓷一样,同样存在湿度敏感性。(3)通过常规的固相反应法来制备(LixK0.5-xNa0.5)(Nb0.97Sb0.03)O3-1mol%CuO(简称CuO-LxKNNS)无铅压电陶瓷,重点研究了埋粉烧结与暴露烧结这两种烧结方法对CuO-LxKNNS陶瓷致密度、结构、介电和压电性能的影响。结果表明,与暴露烧结法相比,采用埋粉烧结法制备的CuO-LxKNNS陶瓷,其致密度大大提高,这是因为埋粉烧结法对碱金属的挥发有抑制作用。CuO-LxKNNS陶瓷的压电和介电性能表现出与致密度相似的变化趋势。此外,通过X射线衍射结果分析显示,当Li掺杂量增大时,CuO-LxKNNS陶瓷显示出明显的相变:当x=0时,CuO-LxKNNS陶瓷显示正交相;当x≥0.05时,CuO-LxKNNS陶瓷则显示四方相。而采用埋粉烧结法制备的,当烧结温度为1020 oC、x=0.05时,CuO-LxKNNS陶瓷的相结构出现了正交相和四方相两相共存的现象,此时其拥有的压电常数(d33)最大值是180 pC/N,密度(ρ)是4.4 g/cm3,相对介电常数(εr)是270,介电损耗(tanδ)是0.07。