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(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)基无铅压电陶瓷是一种ABO3型钙钛矿铁电体,该类陶瓷凭借其环境友好型和优异的铁电、压电性能等优势引发了各国研究人员的关注。然而,由于碱金属K+、Na+在高温烧结过程中极易挥发,因而借助常规烧结的方法很难制备具有高致密度的陶瓷,获得良好的电学性能。本文以KNN基压电陶瓷为研究对象,分别采用传统固相法、热压法及低氧分压烧结法,制备了 KNN基陶瓷,系统地研究了不同制备工艺和氧化物掺杂对陶瓷试样的结构、介电、铁电及压电性能的影响规律。结果如下:(1)采用传统固相反应法和真空热压烧结法分别制备了(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)压电陶瓷,并分析了不同烧结方法对KNN陶瓷的微观结构、介电、铁电及其压电性能的影响规律。X射线衍射(XRD)测量结果表明:两种烧结方法所制备的陶瓷试样均具有纯钙钛矿结构;扫描电镜测试发现热压烧结法制备的陶瓷试样具有致密的显微结构和较小的晶粒尺寸;结合紫外可见吸收光谱、阻抗谱测试结果推测得出热压烧结法制备的陶瓷试样具有较低的点缺陷浓度;介温谱曲线测试结果表明,热压烧结法制备的陶瓷试样室温下具有较大的介电常数和较低的介电损耗;电滞回线测试结果表明,与固相反应法制备的试样相比,热压烧结法制备的陶瓷试样具有较大的剩余极化强度(Pr=17.3μC·cm-2),较低的矫顽场(Ec=16kV.cm-1);采用扫描探针显微镜测量了电畴随外电场的演化行为,并进行了分析。(2)采用真空热压烧结方法制备了(K0.5Na0.5)NbO3-0.5mol%Al2O3无铅压电陶瓷,研究了该陶瓷试样的结构和电学性能。XRD测试结果表明陶瓷样品具有纯钙钛矿结构,说明Al3+已完全固溶进KNN晶格;SEM测试结果表明Al3+掺杂促进了陶瓷晶粒的生长;从阻抗分析图谱得出陶瓷样品的电学响应激活能为1.91eV;介温谱上所有频率的曲线均存在两个介电异常峰;结合电滞回线和电致应变测试结果,并与相关文献报道结果进行相比较,发现热压烧结的(K0.5Na0.5)NbO3-0.5mol%Al2O3陶瓷具有良好的铁电和压电性能。(3)在不同的氧分压下(空气、10-12atm、10-16atm)烧结了(K0.5Na0.5)NbO3-2mol%CuO(依次命名为 KNN-A、KNN-B 和 KNN-C)无铅压电陶瓷,并初步探究了不同的烧结氧分压对陶瓷试样的结构和电学性能的影响规律。实验测试结果表明所有陶瓷试样均形成了纯钙钛矿结构;随着烧结氧分压的降低,陶瓷的平均晶粒尺寸减小,KNN-A、KNN-B和KNN-C的平均晶粒尺寸分别为7.8、1.4和1.5μm;温谱结果表明氧分压为10-12 atm时,陶瓷试样的相变温度较高;电滞回线测试表明陶瓷试样的铁电性能随着氧分压的降低而减弱;从阻抗分析图谱得出KNN-A、KNN-B、KNN-C下对应的电学响应激活能分别为0.91、1.97和1.62eV。