Microstructure, Electrical Properties of Mn-doped Sr_2-xCa_xNaNb₅O₁₅ (x=0.05-0.35) Lead Free Ceramics

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- x Ca x NaNb 5 O 15 + y wt%MnO 2 ( 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: Ca 2+ 已进入Sr 2 NaNb 5 O 15 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MnO 2 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tan d =0.038, 压电系数 d 33 =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/cm 2 , 自发极化强度Ps=9.36uC/cm 2 , 矫顽场 E c =12.68kV/cm, 居里温度 T c =260℃.