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K0.5Na0.5NbO3(KNN)基无铅压电陶瓷因具有优良的压电性能而受到人们的广泛关注。大量的研究结果表明,离子取代在改善KNN基陶瓷的致密度和压电性能上发挥了显著的作用。本文采用固态反应法常压烧结工艺制备了(1-x)KNN-xAl(Fe0.9Mn0.1)O3(AF9M1)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)、(1-x)(0.95KNN-0.05LiSbO3(LS))-xAF9M1(x=0,0.002,0.004,0.006,0.008)、0.996(0.95KNN-0.05LS)-0.004AF1-xMxO(x=0,0.1,0.5,0.9,1)和(1-x)(0.95KNN-0.05LS)-xAlScO3(AS)(x=0,0.002,0.004,0.006,0.008)。研究其掺杂组分或成分比例关系和烧结温度对陶瓷体系的相结构、组织形貌、压电性能和介电性能的影响。主要研究内容和结论如下: 首先,系统研究了(1-x)KNN-xAF9M1无铅压电陶瓷的掺杂组分和烧结温度对陶瓷体系相结构、微观形貌、压电性能和介电性能的影响。研究结果表明,在所研究的掺杂成分和烧结温度范围内,(1-x)KNN-xAF9M1陶瓷均表现为正交相钙钛矿结构。随着AF9M1掺杂量的增加,陶瓷晶粒尺寸增大,致密度增加,压电性能得到改善。随着烧结温度的增加,陶瓷的晶粒尺寸和致密度均得到改善。当烧结温度为1020℃,掺杂成分为 x=0.04时,陶瓷体系压电性能表现为最佳:d33=121pC/N, kp=0.35, Qm=179,εr=690,ρ=4.42g/cm3,Tc=392℃。 其次,系统研究了(1-x)(0.95KNN-0.05LS)-xAF9M1无铅压电陶瓷的掺杂组分和烧结温度对陶瓷体系相结构、微观形貌、压电性能和介电性能的影响。研究结果表明,当x=0时,KNN-LS陶瓷为正交相钙钛矿结构,当x>0.002时,KNN-LS-AF9M1陶瓷表现为四方相钙钛矿结构。随着AF9M1掺杂量的增加,陶瓷晶粒尺寸增大,致密度增加,压电性能得到改善。随着烧结温度的增加,陶瓷的晶粒尺寸和致密度均得到改善。当烧结温度为1050℃,掺杂成分为x=0.004时,陶瓷体系压电性能表现为最佳:d33=285pC/N, kp=0.54,Qm=22,εr=1110,ρ=4.49g/cm3,Tc=351℃。在此基础之上,系统研究了0.996(0.95KNN-0.05LS)-0.004AF1-xMxO无铅压电陶瓷的Fe、Mn比例关系对其压电性能的影响。结果表明,当 x=0.1时,陶瓷体系压电性能表现最佳:d33=285pC/N, kp=0.54,Qm=22,εr=1110,ρ=4.49g/cm3,Tc=351℃。 最后,系统研究了(1-x)(0.95KNN-0.05LS)-xAS无铅压电陶瓷的掺杂组分和烧结温度对陶瓷体系相结构、微观形貌、压电性能和介电性能的影响。研究结果表明,当x=0时,KNN-LS陶瓷为正交相钙钛矿结构,当x>0.002时,KNN-LS-AS陶瓷表现为四方相钙钛矿结构。随着AS掺杂量的增加,陶瓷晶粒尺寸增大,致密度增加,压电性能得到改善。随着烧结温度的增加,陶瓷的晶粒尺寸和致密度均得到改善。当烧结温度为1060℃,掺杂成分为x=0.004时,陶瓷体系压电性能表现为最佳:d33=296pC/N, kp=0.53,Qm=39,εr=971,ρ=4.47g/cm3,Tc=351℃。