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铌酸钾钠基无铅压电陶瓷制备及其织构化技术

作　者: 钟亮
导　师: 宋申华；赵世玺
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工
关键词: 钙钛矿结构 铌酸盐 织构化 熔盐法
分类号: TQ174.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 121次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-23
  1.1 课题背景  8
  1.2 课题研究的目的及意义  8-9
  1.3 无铅压电陶瓷发展现状  9-12
    1.3.1 BaTiO_3(BT)基无铅压电陶瓷  9-10
    1.3.2 Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3(BNT)基无铅压电陶瓷  10-11
    1.3.3 铋层状结构无铅压电陶瓷  11
    1.3.4 铌酸盐系无铅压电陶瓷  11-12
  1.4 铌酸钾钠基无铅压电陶瓷研究  12-15
    1.4.1 铌酸钾钠(KNN)基无铅压电陶瓷结构特点  12-14
    1.4.2 铌酸钾钠(KNN)基无铅压电陶瓷掺杂与取代改性  14-15
  1.5 压电陶瓷粉体制备方法  15-18
    1.5.1 常规固相氧化物法  15
    1.5.2 水热法  15-16
    1.5.3 溶胶凝胶法  16-17
    1.5.4 熔盐法  17-18
  1.6 晶粒定向技术发展现状  18-22
    1.6.1 热处理技术  18-19
    1.6.2 模板晶粒生长技术  19-21
    1.6.3 反应模板晶粒生长法  21
    1.6.4 定向凝固法  21
    1.6.5 多层晶粒生长法  21-22
  1.7 本文思路  22-23
第2章 实验过程  23-30
  2.1 实验仪器和原料  23-24
  2.2 实验工艺过程  24-26
    2.2.1 球磨工艺  24
    2.2.2 成型方法  24-25
    2.2.3 烧结工艺  25-26
  2.3 物相与显微结构分析  26-27
  2.4 陶瓷密度测试  27-28
  2.5 压电常数和机电耦合系数的测量  28-29
  2.6 介电常数和介电损耗的测量  29
  2.7 陶瓷织构度的计算  29-30
第3章 熔盐法制备(K,Na,Li)(Nb,Ta,Sb)O_3陶瓷  30-44
  3.1 实验流程  30-32
  3.2 结果分析与讨论  32-43
    3.2.1 熔盐类型对粉体合成的影响  32-33
    3.2.2 温度和保温时间对粉体合成的影响  33-36
    3.2.3 熔盐法与固相法烧结陶瓷比较  36-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章 织构型(K,Na,Li)(Nb,Ta,Sb)O_3陶瓷制备  44-56
  4.1 两步熔盐法制备NaNbO3 模板  44-47
    4.1.1 实验原理  44-45
    4.1.2 BiNN5 的制备条件  45-46
    4.1.3 NaNbO3 的制备条件  46-47
  4.2 TGG法制备织构化陶瓷研究  47-52
    4.2.1 流延成型工艺  47-50
    4.2.2 流延浆料的制备  50-51
    4.2.3 TGG法工艺流程  51
    4.2.4 TGG法实验结果与分析  51-52
  4.3 RTGG法制备织构化陶瓷研究  52-54
    4.3.1 RTGG法工艺流程  52-53
    4.3.2 RTGG法实验结果与分析  53-54
  4.4 本章小结  54-56
结论  56-57
参考文献  57-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业 > 生产过程与设备
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