【摘 要】
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压电陶瓷作为一种重要的功能材料,被广泛的应用于滤波器、致动器、传感器、变压器和换能器等电子器件上。基于环境保护的要求,开发无铅压电陶瓷是目前研究的一项重点。其中,
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压电陶瓷作为一种重要的功能材料,被广泛的应用于滤波器、致动器、传感器、变压器和换能器等电子器件上。基于环境保护的要求,开发无铅压电陶瓷是目前研究的一项重点。其中,钛酸铋钾(K1/2Bi1/2)TiO3（KBT）基无铅压电陶瓷体系近年来开始受到了广泛的关注。在本课题的研究中,我们希望通过复合改性,改善其烧结行为,从而获得性能稳定的(K1/2Bi1/2)TiO3基无铅压电陶瓷。本文采用传统的固相烧结法制备了(K1/2Bi1/2)TiO3-xCuSb2O6（KBT-xCS）和（1-x）(K1/2Bi1/2)TiO3-xBi(Mn2/3Sb1/3)O3（（1-x）KBT-x BMS）两种KBT基二元无铅压电陶瓷。运用X射线衍射,扫描电子显微镜等显微分析手段分析了陶瓷的微观机构和形貌及其变化规律;运用介电测试系统、铁电参数测试系统、压电常数测试仪等对样品的介电,铁电,压电等性能经行了测量和分析,并讨论了结构变化与性能之间的关系。同时,我们专注于研究了Bi(Mn2/3Sb1/3)O3成功提高KBT的烧结能力的起源。对(K1/2Bi1/2)TiO3+x mol.%CuSb2O6体系研究表明:密度及SEM测试表明陶瓷的烧结致密性良好,且CS的加入有利于提高陶瓷的烧结活性,促进晶粒长大。引入CS形成了四方相和赝立方相混合相区,并逐渐降低KBT的四方度。并且引入CS后其退极化温度依然可以保持很高的水平。在CS含量为0.2%时获得了最优的压电性能d33=97 pC/N。对（1-x）(K1/2Bi1/2)TiO3-xBi(Mn2/3Sb1/3)O3体系研究表明:对于研究的全部样品都实现了纯钙钛矿结构。密度及SEM测试表明陶瓷的烧结致密性良好,且BMS的加入有利于提高陶瓷的烧结活性,促进晶粒长大。引入BMS形成了四方相和赝立方相混合相区,并逐渐降低KBT的四方度。同时,随着BMS含量的增加,固溶体的松弛行为明显增强。0.985KBT-0.015BMS具有良好的介电、压电、机电性能和热稳定性:εr=689,d33=104 pC/N,kp=17.5%,Qm=175,Td=205℃,Tm=380℃。同时,Bi(Mn2/3Sb1/3)O3的加入,不仅改善了(K1/2Bi1/2)TiO3基陶瓷的致密化和结晶性,而且由于烧结过程中液相粘度的增加和液相出现温度的降低,使烧成温度区间增大。在扩大的烧成温度范围内,试样具有稳定的相结构和优良的电性能。
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