题目：铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备及改性

压电陶瓷是一类极为重要的功能陶瓷，其应用已遍及人类日常生活及生产的方方面面。目前，在压电陶瓷的发展与应用过程中，Pb(Zr, Ti)O3陶瓷(PZT)一直占主导地位，但PZT 陶瓷中的PbO含量高达60 %以上，在烧结过程中PbO的挥发对环境造成严重污染，危害人类健康。随着人们环保意识的增强，目前, 作为无铅压电材料的碱性铌酸盐备受压电研究领域的关注。本论文选取铌酸钾钠[Na0.5K0.5NbO3­(KNN)]陶瓷体系，综合考虑KNN材料的居里温度，压电性能及其热稳定性，采用标准电子陶瓷制备工艺，制备了纯Na0.5K0.5NbO3­、0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05AETiO3[KNN-AET]和1.0 wt.% Li2CO3掺杂的0.98(K0.5Na0.5)NbO3-0.02AETiO3[KNN-AET-Li]陶瓷(其中AE = Mg，Ca，Sr和Ba)，研究了陶瓷的烧结特性、相结构、显微组织、介电性能和压电性能。
本文制备并探索了纯KNN陶瓷的烧结工艺和极化工艺，确定了其最佳烧结条件为：1120℃，保温5 h，升温速率为2.5℃/min；最佳极化条件为：120℃，3 kV/mm，极化时间为20min。
为了降低陶瓷的正交-四方相变温度To-t，制备了高配比的0.95KNN-0.05AET陶瓷，研究了不同的AE离子对KNN陶瓷的烧结特性、相结构、显微组织、介电性能和压电性能的影响。在1130℃烧结5小时，KNN-CaT和KNN-SrT陶瓷获得较高的相对密度(>96%)；XRD衍射谱显示，室温下，所有样品均为钙钛矿结构，其中，KNN、KNN-MgT 陶瓷为正交相，KNN-CaT、KNN-SrT和KNN-BaT陶瓷为四方相；SEM显示，KNN-CaT、KNN-SrT陶瓷表面致密，气孔率低；KNN-CaT、KNN-SrT和KNN-BaT 陶瓷的相变温度To-t移到了室温以下，居里温度Tc降到了400℃以下；室温下KNN-CaT、KNN-SrT 陶瓷表现出了明显的“软”性陶瓷的电学性能，并获得了高的压电系数d33(170 pC/N和134 pC/N)与机电耦合系数kp(0.27和0.25)。
为了将To-t降低到室温或室温以下，同时保持高的居里温度Tc，从而获得一种既具有良好的热稳定性又具有高居里温度(Tc ≥ 400℃)的KNN基压电陶瓷，制备了KNN-AET-Li 陶瓷，研究了Li+­对低配比的0.98KNN-0.02AET陶瓷的烧结特性、组织结构和性能的影响。Li2CO3的掺杂明显地降低了KNN-AET-Li陶瓷的烧结温度；在1070℃烧结5小时，KNN-CaT-Li和KNN-SrT-Li陶瓷获得了较高的相对密度(>96%)；XRD衍射谱显示，室温下，KNN-AET-Li 陶瓷均为钙钛矿结构，KNN-CaT-Li和KNN-SrT-Li陶瓷在室温下为正交-四方共存相；SEM显示了KNN-CaT-Li和KNN-SrT-Li陶瓷表面致密、晶粒尺寸适中；KNN-CaT-Li和KNN-SrT-Li陶瓷保持了高居里温度(Tc³ 400℃)，同时，其相变温度To-t降至室温；室温下，KNN-CaT-Li陶瓷(d33 = 197 pC/N，kp = 0.32)和KNN-SrT-Li陶瓷(d33 =243 pC/N，kp =0.34)获得了良好的压电性能，而且，KNN-SrT-Li陶瓷的压电性能(kp，d33)在50-200℃温度范围内的变化率小于7.0%，材料表现出了良好的热稳定性，在高温压电驱动器方面具有实际应用价值。