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Nd^3+掺Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9压电陶瓷的结构与性能
  • ISSN号:0454-5648
  • 期刊名称:《硅酸盐学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ174[化学工程—陶瓷工业;化学工程—硅酸盐工业]
  • 作者机构:景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院、江西省先进陶瓷材料重点实验室,江西景德镇333001
  • 相关基金:国家自然科学基金(51562014,51262009); 江西省自然科学基金(20133ACB20002,20142BAB216009); 江西省高等学校“先进陶瓷材料”科技创新团队; 江西省教育厅科技项目(GJJ150911,GJJ150931,GJJ150933)资助
中文摘要:

采用固相法制备Na0.25K0.25Bi2.5–xNdxNb2O9(NKBN–xNd3+,0≤x≤0.4,x为摩尔分数)铋层状无铅压电陶瓷,研究了不同Nd3+掺杂量对NKBN–x Nd陶瓷显微结构、电学性能的影响及NKBN–0.20Nd3+陶瓷高温下的电导行为。结果表明:所有样品均为单一的铋层状结构;当Nd3+的掺杂量x为0.02时,样品的晶粒尺寸减小并趋于均匀,致密度提高;适量的Nd3+掺杂能降低样品的介电损耗,提高NKBN陶瓷的压电常数d33。NKBN–0.20Nd3+陶瓷样品的电学性能最佳:压电常数d33=24 pC/N,机械品质因数Qm=2 449,tanδ=0.40%,2Pr=1.11μC/cm2。NKBN–0.20Nd3+样品的阻抗谱表明:在高温区域陶瓷的晶粒对电传导起主要作用,当温度高于600℃时,样品主要表现为本征电导,NKBN–0.20Nd3+和NKBN的电导活化能分别为1.85和1.64 eV。

英文摘要:

Na0.25K0.25Bi2.5-xNdxNb209(NKBN-xNd, 0≤x≤0.40) bismuth layered structure lead-free piezoelectric ceramics were prepared by a solid-state reaction method. Effect of Nd3+ doping amount on the microstructure, electrical properties of NKBN-xNd ceramics was investigated. The high-temperature conductive behavior of NKBN-0.20Nd ceramic was analyzed. The results show that all the samples possess a single bismuth layered structure. When the Nd3+ doping content x is 0.02, the average grain size decreases, the grain size distribution becomes uniform and the density increases. A appropriate content of Nd^3+ leads to the decrease of tand and the increase of d33. The NKBN-0.20Nd sample presents the optimal piezoelectric performance, i.e., d33=24 pC/N, Qm=2 449, tand=0.40%, 2Pr=1.11 μC/cm2. According to the impedance spectra of the NKBN-0.20Nd sample, the grain interior makes a major contribution to the electrical conduction process at a high temperature. At 〉 600 ℃, the intrinsic conduction plays a dominant role in the samples. The calculated activation energy of NKBN-0.20Nd and NKBN samples is 1.85 and 1.64 eV, respectively.

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期刊信息
  • 《硅酸盐学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国硅酸盐学会
  • 主编:南策文
  • 地址:北京海淀区三里河路11号
  • 邮编:100831
  • 邮箱:jccsoc@sina.com
  • 电话:010-57811253 57811254
  • 国际标准刊号:ISSN:0454-5648
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2310/TQ
  • 邮发代号:2-695
  • 获奖情况:
  • EI Compendex、CA、SA、PI收录期刊,全国核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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