多元稀土元素掺杂改性CaBi2Nb2O9压电陶瓷

多元稀土元素掺杂改性CaBi₂Nb₂O₉压电陶瓷*

曾祥雄，曹峰，彭志航，邢星河

(国防科技大学 新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室，湖南 长沙 410000)

摘  要：  采用固相反应法制备(Li_0.5Ce_0.25Sm_0.25)_xCa_1-xBi₂Nb₂O₉ (x=0、0.025、0.05、0.1和0.15，简写为CBNLCS-100x)铋层状压电陶瓷，分析多元稀土元素掺杂对CaBi₂Nb₂O₉(CBN)陶瓷晶体结构、微观形貌及电学性能的影响。XRD分析表明，LiCeSm进入晶格内部形成固溶体，空间群A2₁am。采用Rietveld结构精修分析了晶胞结构随掺杂浓度变化关系。随着掺杂浓度增加，晶体结构具备由斜方晶系向四方晶系转变的趋势。CBNLCS-15陶瓷的四方性最强，其晶胞参数分别为a=5.4708(3)、b=5.4478(3)、c=24.876(2)。SEM图像显示，掺杂浓度增加，晶粒尺寸大幅度减小，且大小更均一。稀土元素Ce和Sm熔点较高，在烧结过程中不易扩散，从而抑制晶粒生长。改性后陶瓷的居里温度均在930^oC以上，CBNLCS-15陶瓷的压电系数最高，d₃₃约为12.5pC/N。

关键词：  稀土掺杂；结构精修；压电；CaBi₂Nb₂O_{9
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