锰掺杂Sr2-xCaxNaNb5O15 (x=0.05~0.35)无铅压电陶瓷微观结构与电学性能的研究

摘要： 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Sr2-xCaxNaNb5O15+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Er=2123, 介电损耗tand=0.038, 压电系数d33=190pC/N, 机械品质因数Qm=1455, 平面伸缩振动机电耦合系数Kp=13.4%, 厚度伸缩振动机电耦合系数Kt=36.5%, 剩余极化强度Pr=4.76uC/cm2, 自发极化强度Ps=9.36uC/cm2, 矫顽场Ec=12.68kV/cm, 居里温度Tc=260℃.