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KNN基无铅压电陶瓷的研究现状(2)

时间:2022-05-29 21:34来源:毕业论文
2。KNN基无铅压电陶瓷的掺杂改性 为提高KNN陶瓷的烧结性能, 国内外 学者对其进行了深入的研究,并取得了一系列的研究成果,如添加烧结助剂或引入第

2。KNN基无铅压电陶瓷的掺杂改性

   为提高KNN陶瓷的烧结性能,国内外学者对其进行了深入的研究,并取得了一系列的研究成果,如添加烧结助剂或引入第二组元或多组元的ABO3型钙钛矿化合物(CaTiO3,BaTiO3),以及A位或B位离子取代改性等方法。

1。添加烧结助剂 

   烧结助剂的作用是其在高温下熔化,形成液相以填充晶粒间的空隙,从而提高陶瓷体的相对密度,使材料致密化。在烧结过程中出现的液相会引起晶粒重排、同时提高晶界迁移率,促使气孔充分排出从而减少了材料中的缺陷,同时促进晶粒的发育,降低烧结温度。一般在KNN陶瓷体系中加入的烧结助剂主要包括CuO,KCN,KCT、ZnO、Fe203等。

   Matsubara等人发现KNN的烧结性和压电性能取决于CuO的添加量和A/B的比率,CuO和ABO3晶格中的多余B位离子能有效形成K4CuNb8O23(KCN)相,该物质是提高KNN陶瓷密度的关键。在1200℃下烧结1h,制得CuO添加量为0。4 mol%的KNN陶瓷,该样品最高密度达到4。40g cm−3,明显高于该条件下的纯的KNN陶瓷的密度[20]。H.Park等人通过在KNN中添加l%的ZnO,在1050度下烧结获得了致密的陶瓷样品,其d33=123 pC/N,kp=O.40,tan&=0.06%[21]。

2。引入第二组元或多组元的ABO3型钙钛矿化合物

  在室温下 KNN为正交相的钙钛矿结构,当加入具有其它结构的化合物时,将随着添加物含量的增加出现一个相结构的变化,也就是说存在MPB。MPB是提升压电陶瓷性能的有效方法,通常化学组成处于MPB附近的压电陶瓷都具有异常优秀的压电和介电性能。通过加入ABO3结构的第二组元或多组元,从而调节TO-T (即正交相到四方相的转变温度)至室温附近,是提高KNN基无铅压电陶瓷性能的有效手段之一,同时由于多种氧化物的出现,使材料的最低共熔点降低,因而还可使陶瓷的烧结温度降低,有利于烧结。图1。4列出了KNN 基二元系压电陶瓷研究的主要体系,可知经引入第二组元的KNN-ABO3型压电陶瓷,相比KNN陶瓷在压电性能上获得了一定程度的提高。

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