Ta掺杂Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷的显微结构和电性能
来源期刊：材料工程2020年第9期
论文作者：陈丹玲 黄志强 何新华
文章页码：93 - 99
关键词：Na0.5Bi4.5Ti4O15;铋层结构;Ta5+掺杂;介电性能;压电性能;
摘 要：采用固相烧结法制备铋层结构Na0.5Bi4.5TaxTi4-xO15+0.5x（NBT-Ta-x）（x=0～0.20）压电陶瓷。采用X射线衍射、扫描电镜和自动控温测试系统研究Ta5+的B位掺杂对NBT-Ta-x陶瓷的微观结构、电导、介电和压电性能的影响。结果表明:随Ta掺杂量的增加,晶粒尺寸和长径比逐渐减小,表现出沿c轴的取向生长,同时,陶瓷的理论密度和体积密度增加,在掺杂量x=0.05时达到最高的相对密度96.1%,Ta在NBT晶格中的固溶极限在0.10附近。随Ta5+掺杂量x增加到0.20,陶瓷的居里温度从680℃降至658℃。Ta5+掺杂使NBT-Ta-x陶瓷的电阻率增加了两个数量级,压电常数d33从13.8 pC/N增加到23 pC/N。当x=0.04～0.05时,NBT-Ta-x陶瓷的综合电性能良好:Tc=670～672℃,d33=21.8～23 pC/N,kp=7.9%～8.3%。
陈丹玲，黄志强，何新华
华南理工大学材料科学与工程学院
摘 要：采用固相烧结法制备铋层结构Na0.5Bi4.5TaxTi4-xO15+0.5x（NBT-Ta-x）（x=0～0.20）压电陶瓷。采用X射线衍射、扫描电镜和自动控温测试系统研究Ta5+的B位掺杂对NBT-Ta-x陶瓷的微观结构、电导、介电和压电性能的影响。结果表明:随Ta掺杂量的增加,晶粒尺寸和长径比逐渐减小,表现出沿c轴的取向生长,同时,陶瓷的理论密度和体积密度增加,在掺杂量x=0.05时达到最高的相对密度96.1%,Ta在NBT晶格中的固溶极限在0.10附近。随Ta5+掺杂量x增加到0.20,陶瓷的居里温度从680℃降至658℃。Ta5+掺杂使NBT-Ta-x陶瓷的电阻率增加了两个数量级,压电常数d33从13.8 pC/N增加到23 pC/N。当x=0.04～0.05时,NBT-Ta-x陶瓷的综合电性能良好:Tc=670～672℃,d33=21.8～23 pC/N,kp=7.9%～8.3%。
关键词：Na0.5Bi4.5Ti4O15;铋层结构;Ta5+掺杂;介电性能;压电性能;
