材料期刊网

锰掺杂Sr_2-xCa_xNaNb₅O₁₅ (x=0.05~0.35)无铅压电陶瓷微观结构与电学性能的研究

范修军 , 王越

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00933

采用传统陶瓷制备工艺制备了Mn掺杂的钨青铜结构无铅压电陶瓷Sr_2-xCa_xNaNb₅O₁₅+ywt%MnO₂ (x=0.05~0.35, y=0, 0.3, 0.5) (SCNN-M), 并对SCNN-M陶瓷相组成、微观结构及介电、压电、铁电性能进行了研究. 分析表明: Ca²⁺已进入Sr₂NaNb₅O₁₅ 晶格之中形成固溶体; 掺杂适量的锰, 能够得到致密、单一的钨青铜结构陶瓷, 有效降低烧结温度, 促进晶粒长大, 显著提高陶瓷的介电、压电、铁电性能. 当x=0.05, 添加0.5wt%的MnO₂时, 陶瓷具有较好的介电、压电和铁电性能: 介电常数E_r=2123, 介电损耗tand=0.038, 压电系数d₃₃=190pC/N, 机械品质因数Q_m=1455, 平面伸缩振动机电耦合系数K_p=13.4%, 厚度伸缩振动机电耦合系数K_t=36.5%, 剩余极化强度P_r=4.76uC/cm², 自发极化强度Ps=9.36uC/cm², 矫顽场E_c=12.68kV/cm, 居里温度T_c=260℃.

关键词: 锰掺杂 , tungsten-bronze structure , SCNN-M , piezoelectric ceramics