铌酸钾钠无铅压电陶瓷的研究

论文摘要

压电陶瓷材料是一种新型的智能材料,利用它的压电与逆压电效应,压电陶瓷材料广泛地应用于传感器,做动器及智能结构等众多领域中,并在超声波换能器,加速度传感器,超声波马达等领域已经实现了产业化,有着广泛的应用前景。现今的压电陶瓷材料主要是PZT锆钛酸铅系压电陶瓷,虽然其具备较好的压电性能,但是铅在其总含量中超过60%,在制造,使用及后处理过程中将会对环境造成不利的影响,危害人类健康。含铅材料的使用将受到严格的控制,因此开发研究具有PZT压电陶瓷优异压电性能的无铅压电材料成为一项重要而迫切的任务。为此在本研究中将开发一种不含铅的环境友好型压电陶瓷材料,在无铅压电陶瓷材料中铌酸盐系无铅压电陶瓷是目前的一个研究热点,其中铌酸钾钠(KNN)无铅压电陶瓷具有较高的居里温度,相对较大的机电耦合系数等优点,具有很好的研究前景。在本研究中将研究KNN系列无铅压电陶瓷的制备工艺,制备具有较好压电特性的KNN系列无铅压电陶瓷。本研究中将采用固相合成法合成陶瓷粉体,用模压成型法压制陶瓷,用常压烧结法烧结陶瓷,并研究其最佳成分组成,烧结工艺,极化工艺,制备高性能的无铅压电陶瓷材料,还初步试用水热合成法合成陶瓷粉体,改善陶瓷的烧结特性和压电特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究目的
• 1.4 论文的构成
• 第二章 压电材料
• 2.1 介电体的分类
• 2.2 压电及压电效应
• 2.3 压电体的构造
• 2.4 压电方程
• 2.5 压电材料的特性参数
• 第三章 铌酸钾钠（KNN）无铅压电陶瓷的制备
• 3.1 目的
• 3.2 陶瓷粉体的制作
• 3.2.1 固相合成法合成陶瓷粉体
• 3.2.2 水热法合成陶瓷粉体
• 3.3 造粒与模压成型
• 3.3.1 粘结剂成分与特性
• 3.3.2 粘结剂形态与造粒特性
• 3.3.3 粘结剂含量与造粒特性
• 3.3.4 压制压力与压制特性
• 3.3.5 压制过程的其他特性
• 3.3.6 结论
• 3.4 脱脂预烧
• 3.5 烧结工艺
• 3.5.1 烧结机理
• 3.5.2 烧结过程
• 3.5.3 烧结特性
• 3.6 镀电极
• 3.7 压电陶瓷的极化特性
• 3.7.1 极化与压电特性
• 3.7.2 压电陶瓷的极化方法
• 3.7.3 极化电压
• 3.7.4 极化保压时间
• 3.7.5 极化温度
• 3.7.6 结论
• 第四章 压电陶瓷的性能测试
• 4.1 目的
• 4.2 压电陶瓷的宏观物理性能
• 4.2.1 压电常数（d）
• 4.2.2 介电常数（ξr）
• 4.2.3 机电耦合系数（K）
• 4.2.4 电滞回线（P-E 曲线）
• 4.2.5 密度（ρ）
• 4.3 压电陶瓷的微观结构
• 4.3.1 X 线衍射（XRD）
• 4.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 第五章 全文总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文