(1-x)(K0.49Na0.51)(Nb0.97Ta0.03)O3-xBi0.5Na0.5ZrO3无铅压电陶瓷的结构与电性能研究

人工晶体学报, 2015, 44(10): 2793-2803.

(1-x)(K0.49Na0.51)(Nb0.97Ta0.03)O3-xBi0.5Na0.5ZrO3无铅压电陶瓷的结构与电性能研究

沈万程 ^1, , 沈宗洋 ^2, , 李月明 ^3, , 王竹梅 ^4, , 刘华军 ^5,

1.景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院,江西省先进陶瓷材料重点实验室,景德镇333403

2.景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院,江西省先进陶瓷材料重点实验室,景德镇333403

3.景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院,江西省先进陶瓷材料重点实验室,景德镇333403

4.景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院,江西省先进陶瓷材料重点实验室,景德镇333403

5.景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院,江西省先进陶瓷材料重点实验室,景德镇333403

基金项目: 江西省青年科学家"井冈之星"培养对象计划(20142BCB23020) 江西省研究生创新基金(YC2014-S302) 江西省大学生创新创业教育计划江西省高等学校科技落地计划(KJLD13076) 江西省科技支撑计划(20132BBE50014) 国家自然科学基金(51262011)

关键词：无铅压电陶瓷 , 铌酸钾钠 , 锆酸铋钠 , 多型相转变

Structure and Electrical Properties of (1-x)(K0.49Na0.51)(Nb0.97Ta0.03) O3-xBi0.5Na0.5ZrO3 Lead-free Piezoelectric Ceramics

Keywords： lead-free piezoelectric ceramic , potassiumsodium niobate , bismuth sodium zirconate , polymorphic phase transition

采用固相法制备了(1-x)(K0.49Na0.51)(Nb0.97 Ta0.03) O3-xBi0.5 Na0.5 ZrO3(KNNT-BNZ,x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)无铅压电陶瓷,研究了Bi0.5 Na0.5ZrO3 (BNZ)的掺杂量对KNNT-BNZ陶瓷相结构、微观结构和电性能的影响.结果表明:KNNT-BNZ陶瓷具有纯的钙钛矿结构,随着BNZ掺杂量x的增加,陶瓷从正交相转变为四方相,并在0.03≤x≤0.04出现正交-四方两相共存的多型相转变区域.在该多型相转变区域靠近四方相的边界x =0.04处,陶瓷具有优异的电性能:压电常数d33 =317 pC/N,机电耦合系数kP=36.4％,机械品质因数Qm=68,介电常数ε3T/ε0=1225,介电损耗tanδ =3.1％,剩余极化强度Pr=20.5 μC/cm2,矫顽场Ec=1.16 kV/mm,居里温度Tc=310℃.

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