SBT-NBT陶瓷材料压电性能的研究

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铋层状压电陶瓷具有高居里温度、低介电常数、低损耗和较低的频率温度系数等优点,能够应用在高温、高频领域。Na0.5Bi4.5Ti4O15和SrBi4Ti4O15是两种性能比较优异的铋层状结构材料,然而,到目前为止,尚无有关两者大比例掺杂取代的研究报道。本文采用传统固相法制备了(1-x)SrBi4Ti4O15-xNa0.5Bi4.5Ti4O15(SNBT)陶瓷,并且在合成温度,烧结温度,Bi添加量以及极化制度等工艺上进行了探索改进。通过物相分析,SEM表面形貌分析以及压电介电性能测试等对Na0.5Bi4.5Ti4O15的影响进行了详细的研究。实验结果表明:随着Na0.5Bi4.5Ti4O15含量的增加,居里温度缓慢提高,最佳性能在x=0.1处获得,此时烧结温度为1000°C,d33=20pC/N,tan=0.28%,TC=575°C。此外,在最佳配方0.9SrBi4Ti4O15-0.1Na0.5Bi4.5Ti4O15的基础上,以外加的方式进行Li2CO3,CeO2掺杂和(LiCe)共掺,对不同掺杂物的压电介电性能影响进行了充分的研究。其中以CeO2掺杂效果最佳,掺杂后依然为正交结构,居里温度有小幅提升,压电性能显著提升,损耗大幅下降,尤其是掺杂量为0.50wt%时,具体性能为:d33=27pC/N,tan=0.09%,k p=7.2%,k t=27.4%,压电性能在500oC高温依然保持在相对较高水平,可以作为高温压电陶瓷应用。
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