铌酸钾钠基无铅压电陶瓷制备及其织构化技术

论文摘要

本文介绍了当前铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的发展现状,并从两个方面对(K0.44Na0.52Li0.04)(Nb0.84Ta0.10Sb0.06)O3陶瓷进行了研究:(1)采用熔盐法(MSS)工艺合成了(K0.44Na0.52Li0.04)(Nb0.84Ta0.10Sb0.06)O3粉体,讨论了熔盐类型、合成温度以及保温时间对粉体制备的影响,并与传统固相法(CMO)工艺进行了比较,结果表明,熔盐法工艺可以降低反应温度,缩短反应时间,且合成的钙钛矿结构粉体颗粒细小,无团聚,在(001)晶面有明显的取向。将固相法与熔盐法合成的粉体在1100℃~1200℃保温2h~8h烧结,结果表明,熔盐法所得陶瓷密度均高于同温度下的固相法陶瓷,且均在1150℃密度达到最大值;温度高于1150℃时,无论哪种方法,随着温度升高,陶瓷中碱金属元素挥发量都增大,但熔盐法所得陶瓷碱金属元素挥发量和挥发速度相对较小,而K的挥发速度大致为Na的两倍。熔盐法所得陶瓷压电常数及机电耦合系数均高于固相法所得陶瓷。(2)采用两步熔盐法,首先制备了四方相层状结构BiNN5前驱体,然后利用拓扑化学反应的方法将四方相层状结构的BiNN5前驱体转化为立方相钙钛矿结构的NaNbO3片状晶体,并以此NaNbO3片状晶体作为模板,应用TGG(模板晶粒生长法)和RTGG(反应模板晶粒生长法)技术,采用流延成型工艺无压固相烧结了(K0.44Na0.52Li0.04)(Nb0.84Ta0.10Sb0.06)O3织构陶瓷。结果表明,TGG工艺可以得到致密度较高的陶瓷,但RTGG工艺所得陶瓷织构度较高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 无铅压电陶瓷发展现状
• 3（BT）基无铅压电陶瓷'>1.3.1 BaTiO₃（BT）基无铅压电陶瓷
• 1/2Na_1/2TiO₃（BNT）基无铅压电陶瓷'>1.3.2 Bi_1/2Na_1/2TiO₃（BNT）基无铅压电陶瓷
• 1.3.3 铋层状结构无铅压电陶瓷
• 1.3.4 铌酸盐系无铅压电陶瓷
• 1.4 铌酸钾钠基无铅压电陶瓷研究
• 1.4.1 铌酸钾钠（KNN）基无铅压电陶瓷结构特点
• 1.4.2 铌酸钾钠（KNN）基无铅压电陶瓷掺杂与取代改性
• 1.5 压电陶瓷粉体制备方法
• 1.5.1 常规固相氧化物法
• 1.5.2 水热法
• 1.5.3 溶胶凝胶法
• 1.5.4 熔盐法
• 1.6 晶粒定向技术发展现状
• 1.6.1 热处理技术
• 1.6.2 模板晶粒生长技术
• 1.6.3 反应模板晶粒生长法
• 1.6.4 定向凝固法
• 1.6.5 多层晶粒生长法
• 1.7 本文思路
• 第2章 实验过程
• 2.1 实验仪器和原料
• 2.2 实验工艺过程
• 2.2.1 球磨工艺
• 2.2.2 成型方法
• 2.2.3 烧结工艺
• 2.3 物相与显微结构分析
• 2.4 陶瓷密度测试
• 2.5 压电常数和机电耦合系数的测量
• 2.6 介电常数和介电损耗的测量
• 2.7 陶瓷织构度的计算
• 3陶瓷'>第3章 熔盐法制备（K,Na,Li）（Nb,Ta,Sb）O₃陶瓷
• 3.1 实验流程
• 3.2 结果分析与讨论
• 3.2.1 熔盐类型对粉体合成的影响
• 3.2.2 温度和保温时间对粉体合成的影响
• 3.2.3 熔盐法与固相法烧结陶瓷比较
• 3.3 本章小结
• 3陶瓷制备'>第4章 织构型（K,Na,Li）（Nb,Ta,Sb）O₃陶瓷制备
• 4.1 两步熔盐法制备NaNbO3 模板
• 4.1.1 实验原理
• 4.1.2 BiNN5 的制备条件
• 4.1.3 NaNbO3 的制备条件
• 4.2 TGG法制备织构化陶瓷研究
• 4.2.1 流延成型工艺
• 4.2.2 流延浆料的制备
• 4.2.3 TGG法工艺流程
• 4.2.4 TGG法实验结果与分析
• 4.3 RTGG法制备织构化陶瓷研究
• 4.3.1 RTGG法工艺流程
• 4.3.2 RTGG法实验结果与分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢