准同型相界内KNN-LS-BF无铅压电陶瓷的烧结与压电性能
烧结气氛对KNN基无铅压电陶瓷性能的影响
２１年 ・ ２ ０２ 第 期
技术与研究
中国材料科技 与设 备 （ 双月刊）
运 用 铁 电 参 数 测 试 仪 （ ａ ｉ ｔＴ ｃｎ ｌ ｉ ， Ｉｅ ）在 Ｒ ｄａ ｅｈ ｏｏ ｅ ｎ ． ｎ ｇｓ
按照 实 验 配 方 （ ｏ７ ｏ７ ｉｏ）（ ｏ４ ． ） Ｋ ． ． ｏ６ Ｎｂ． ０ ㈣６ ４Ｎａ ４Ｌ ． ９ ６
Ｔａ ｏ ０ 配料 ，将称量好 ｏ ３
．
的原 料装 于有玛 瑙球 的尼龙 罐 中
压 电陶瓷 的体 系之一 。尤其 Ｙ． ａ ｏ等人报道 了通过 Ｉ 和 Ｓｉ ｔ 』
文 的制备工艺条件下恰好能够充分抑制 Ｎ 、Ｋ 的挥发 ，保 ａ
证 原 始 配 方 中元 素 化 学 剂 量 比 的 准 确 ，从 而 充 分 挖 掘 铌 酸 盐 陶瓷 的 电学 性 能 。
－
并不太大，这也体现 了在本文实验工艺的条件下制备 的铌酸盐
无铅压电陶瓷具有高致密性 的特点。图 ２（）及 （ ）所示的 ａ ｂ 陶瓷 断裂 模 式 均 为 穿 晶 断 裂 ，说 明 陶 瓷 具 有 较 高 的 机 械 强 度 ，且在较大的区域内几乎没有气孔 、致密性高。 ］
０ １ ７ ，ｋ 一 ３ ． ，ｋ一 ２ ，Ｑ ５ ；添加 ３ ．１６ 。 ２１ ９ 一 ２ ０ｗｔ 气氛粉料 时所 得 陶瓷 压 电介 电 性能 明显 提 高 ：ｄ。 ２ ５ 。一 ３
ｐ ／ ￡ ／ ０— １ １ ，ｔｎ 一 ０ ０ ２ ，ｋ 一 ４ ． ，奄 Ｃ Ｎ，ｊ ￡ ３ ２８ ａ ．４ ０ ｐ ２５
．
．
武汉
４０６） ３ ０ ２
摘 要 ： 文利 用传 统 固 相 烧 结 法 制 备 （ ７ ｏ ７ ｉ。 ） Ｎｂ． Ｓ ｏ。） ６ ｏｏ ０３ （ 称 ＫＮ Ｔ）无铅 压 电 陶 瓷 ，通 本 Ｋ Ｎａ ４Ｌｏ６ （ ｏ９ ｂ．６。９Ｔａ ４ ４ 简 Ｉ ＮＳ 过 在 烧 结过 程 中添 加 与 基 方 相 同成 分 的粉 料 作 为保 护 气 氛 ，定 量研 究 了不 同的 烧 结 气 氛 对 ＫＮＬ Ｔ 无 铅 压 电 陶 瓷 性 能 的 ＮＳ
KNN 基无铅压电陶瓷组分设计与相界构建研究进展
基 无 铅压 电陶瓷 的组分 设计 和相 界构 建 与性 能调控 的 最新研 究进 展 ； 概 括 总结 了相界 构 建与 组 分 的 依 赖 关 系； 阐述 了组分 设 计 和 相界 构 建在 无 铅 压 电 陶瓷研 究
陶瓷 成 为 目前 研究 最为 深入 也是 最有可 能 取代 铅 基压
优 异 的压 电介 电性 能） 或 多晶型 相界 （ Ｐ Ｐ Ｂ ） 附近优 越 的压 电性 能 受到 极 为 深入
和 广 泛 的研 究 。 结 合 近 年 相 关 文 献 报 导 ， 综述 了 Ｋ ＮＮ
刘
超 等： ＫＮＮ 基无 铅 压 电 陶 瓷 组 分 设 计 与 相 界 构 建 研 究 进 展
文 章编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ １ ０ ０ １ — ０ ５
ＫＮＮ 基 无 铅 压 电 陶 瓷 组 分 设 计 与 相 界 构 建 研 究 进 展
产 和生 活 ， 而 且广 泛涉 及 国防 和 国家 安全 等 领 域 ， 已经 并 将 继续 产 生着重 大 的影 响 ］ 。 具有 优 良压 电介 电性 能而 获广泛 应 用 的传 统压 电
陶瓷 锆钛 酸铅 （ Ｐ Ｚ Ｔ） 中含铅 量 约 占原 料 总 量 的 ７ ０ ， 其 使 用 和 废 弃 后 会 对 人 类 和 生 态 环 境 造 成 严 重 损
２ ＫＮＮ 基 无 铅 压 电 陶瓷 概 览
近 年来 ， 随 着 国 内外 学 者 对 ＫＮＮ 基 无 铅 压 电 陶 瓷研 究 的深 入 ， 已经取 得 了一 系 列 的 研究 成 果 。通 过
１ 引 言
毕业论文答辩 无铅压电陶瓷的制备、微结构和电学性能研究
之一.功能材料，2003，34（3）：250-253 [8]赁敦敏，肖定全，朱建国等.BNT基无铅压电陶瓷的研究与进展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之二.功
能材料，2003，34（4）：368-370 [9]赁敦敏，肖定全，朱建国等.铋层状结构无铅压电陶瓷的研究与进展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之
传统烧结
等静压 热压
致密性差
➢ 2.添加第二组元
致密的KNN陶瓷 温度稳定性改善 材料稳定性程度不好
生产成本较高， 材料尺寸大小受 到限制。
Composition
KNN
Density
(g/cm3 )
4.0
εr 230
Ta℃)
420
d33
(pc/N)
80
Ec
(kv∕㎝ )
[19]Zuo Ruzhong, Fang Xusheng, Ye Chun. Phase structures and electrical properties of new lead-free (Na0.5K0.5) NbO3(Bi0.5Na0.5) TiO3 ceramics. Appl.Phys.Lett.90, 092904(2007)
实验准备
➢ 实验配方及样品编号
(1-x)(Na0.5K0.5)(Nb0.95Ta0.05)O3－xLiSbO3 (x=0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07)
➢ 原料及设备
注意：碱金属氧化物在空气中不能长期稳定存在，如以固相法制备KNN基 压电陶瓷，除Nb的前驱体可以选其氧化物（Nb2O5）外，Na、K前驱体就 不能选其氧化物，而必须选择其他形式的化合物，如Na、K的碳酸盐或者 有机盐。
(1-x)KNNT—xBNZ无铅压电陶瓷的制备及性能研究
文 章编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ７ ） Ｏ ９ — ０ ９ １ ６ ２ — ０ ５
材
料
２ ０ １ ７ 年第９ 期（ ４ ８ ） 卷
（ １ 一 ｚ） ＫＮＮＴ — ｚ Ｂ ＮＺ无 铅 压 电 陶 瓷 的 制 备 及 性 能 ， 花 俊 生
磨 ６ ｈ ， 烘干后 将 混合 料放 在氧 化铝 坩埚 中并 逐渐 升温 到８ ５ ０ Ｃ下 煅 烧 。２次 煅 烧 后 ， 在 粉 料 中添 加 ７ （ 质 量分 数 ） 的Ｐ ＶＡ（ 聚 乙烯 醇） 造粒 ， 放置 １ ｄ后 压制成 直
径 １ ２ ｍｍ 厚 约 １ ． ３ ｍｍ 的圆 片坯 料 ， 然后在 １ １ １ ０ ～ １ １ ４ ０。 Ｃ温度 范 围 内空 气 气 氛 下 烧 结 。烧 结 后 的试 样 打 磨至 厚度 为 １ ｍｍ， 再 双 面 涂 覆 高温 导 电 银浆 ， 并经
系陶瓷的 组成 及烧 结温 度对 陶瓷 的相 组成 、 显微 结 构及 电性 能的影 响 。 结果表 明 ， 热 分 析 确 定混合 原 料 的合 成 温
度为 ８ ５ ０℃ 。Ｘ ＲＤ分析 表 明 ， ８ ５ ０℃预 烧温度 下 ， 合成 粉料 均展 现 出典 型的 钙钛 矿 结 构 ， 晶格 特征 为 四方 相 和 正 交相 并存 。Ｓ Ｅ Ｍ 表明， 组 成在 一０ ． ０ ４ ， 烧 结 温度 为 １ １ ２ ０ ℃时 ， 能 够获 得 晶粒 均 匀且 致 密度 较 高的 陶瓷 。 电性
（ １ ． 天津 理工 大 学 材料科 学 与工 程学 院 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ４ ； ２ ． 天津 天盈 新型 建材 有 限公 司 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ １ ）
摘 要 ： 采 用 固相 反 应 法 制 备 （ １ 一 ｚ） （ Ｋ。 ＿ ４ ９ Ｎａ １ ） （ Ｎｂ 。 ． ９ ７ Ｔ ａ 。 瑚） Ｏ 。 一 ｚＢ ｉ Ｎ ａ 。 ． Ｚ ｒ Ｏ。无 铅 压 电 陶 瓷 。 研 究 该 体
KNN-LTN基无铅压电织构陶瓷的相结构与性能
统 的 自由 取 向 的 ＫＮＮ — Ｉ ＴＮ 基 陶 瓷 相 比 ， 织构 陶瓷的压电常数 ｄ 。 。 提高 ， 并 随着 保 温 时 间 的 增 加 而增 大 。
关键词 ： 无铅 压电陶瓷 ； 铌酸钾钠 ； 织构 ； 保 温 时 间
中图分类号 ： ＴＮ ３ ０ ４ 文献 标 识 码 ： Ａ
．
．
．
．
ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ （ ＲＴＧＧ）ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ － ｌ ｉ ｋ ｅ Ｎａ Ｎｂ ０３ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ａ ｓ ｔ ｅ ｍｐ ｌ ａ ｔ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
ｔ ｉ ｍｅ ｏｆ １ ０ ｈ．Ｔ ｈ ｅ ｄｉ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｃ ｏｎｓ ｔ ａｎ ｔ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｄ ｉ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ｏ ｓ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎｇ ｓ ｏａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ．
ＧＡｏ Ｆｅ ｎｇ， ＬＩ Ｕ Ｌｉ ａ ｎｇ ｌ ｉ ａ ｎｇ， ＤＥＮＧ Ｚｈｅ ｎｑ ｉ ， ＬＩ Ｂｏ， ＸＵ Ｂｅ ｉ ， ＴＩ ＡＮ Ｃｈ ａ ｎｇ ｓ ｈｅ ｎｇ
铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的相变特性和掺杂改性研究进展
此在其制 备 、 使用 及 废 弃后 处 理 过 程 中都 会 对 人类 和 生态环境造 成危 害。 近年 来 ， 世界各 国 已纷纷立 法 ， 止 或 限制铅 在 电 禁
子行业 中的应 用 。如 欧盟 制 定 的 “ 废 电 子 电器 设 备 报 指令” ＷＥ Ｅ 和“ （ Ｅ ） 电子 电器设 备 中限制 使用 某 些有 害 物质指令 ” Ｒ Ｈｓ 法 案 已于 ２ ０ （ｏ ） ０ ６年 ７月 １日全 面 实 施， 与此 同时 ， 国信 息产 业 部 也 出 台 了“ 我 电子 信 息 产 品污染 防治管理 办法” 法规 ［ 。因此 ， 电 陶瓷 的无 等 ｜ ］ 压 铅化将 是其发展 的必 然趋 势 ［ ， 究 和 开 发无 铅 压 电 ５研 ］
（０ ０ ， 之 在 烧 结 过 程 中 Ｋ 素 的挥 发 ， 得 在 ｉ４ ￣）加 元 使
空气 中烧结 时 难 以获 得 致 密 性 良好 的 ＫＮｂ） （ ３陶瓷 ，
国家有 关电子产 品 无铅 化 法规 的全 面 实施 ， 年 来无 近
铅 压 电 陶 瓷 的研 究 与 开 发 受 到 极 大 关 注 。 碱 金 属 铌 酸
盐 系压 电陶瓷 以其优 越 的压 电性 能 和较 高居 里 温度 受
８ ｐ ／ ｋ ＝ ３ ； ０ Ｃ Ｎ、 。 ６ ＫＮＮ 体 系 的 居 里 温 度 也 较 高 （ ２ ℃） 也使 其 有 希 望 成 为 取代 Ｐ Ｔ 基 的新 型压 电 ４０ ， Ｚ
表明 ， ａ Ｏ 存 在 复杂 的结 晶相 变 ， 一１０ －４ ℃ Ｎ Ｎｂ 。 在 ０ ＂ ６０
之间共 发生 了 ６个 相 变［］ ｎ 。ＫＮｂ 。是一 种 ＡＢ 型 Ｏ Ｏ。
KNN基无铅压电陶瓷组分设计与相界构建研究进展
KNN基无铅压电陶瓷组分设计与相界构建研究进展KNN (K-sodium Niobate)基无铅压电陶瓷是一种具有优良压电性能的无铅压电材料，在电子器件、传感器、声波器件等方面具有广泛的应用前景。
近年来，KNN基无铅压电陶瓷的组分设计和相界构建成为研究的热点之一，通过对组分的调控和相界的控制，可以实现材料性能的优化和稳定。
本文将综述KNN基无铅压电陶瓷组分设计与相界构建的研究进展。
1.KNN基无铅压电陶瓷的研究现状KNN基无铅压电陶瓷由钾钙钛矿结构和锂钙钛矿结构构成，具有优良的压电性能和优越的功率密度。
然而，KNN基无铅压电陶瓷存在一些问题，如相转变温度较低、压电性能不稳定等，限制了其在实际应用中的推广。
因此，如何通过组分设计和相界构建来改善KNN基无铅压电陶瓷的性能成为当前研究的重点。
2.KNN基无铅压电陶瓷的组分设计组分设计是通过调控材料的化学成分来改善材料的性能。
在KNN基无铅压电陶瓷中，钾、钙、钛和锂是最主要的元素，它们的组成比例对材料的压电性能起着至关重要的作用。
研究表明，适当的调控钠、铌等元素的含量可以有效地提高KNN基无铅压电陶瓷的压电性能和热稳定性。
此外，掺入微量的稀土元素、铁、镁等元素也可以改善材料的性能。
3.KNN基无铅压电陶瓷的相界构建相界构建是指通过调控材料的晶体结构和晶界来改善材料的性能。
KNN基无铅压电陶瓷具有复杂的相结构，包括钾钙钛矿结构、锂钙钛矿结构、钙钛矿结构和钛氧钙钛矿结构等。
在实际应用中，通过控制相界的位置和分布，可以有效地提高材料的压电性能和稳定性。
目前，研究人员通过晶体取向控制、相界工程等方法来构建KNN基无铅压电陶瓷的相界，取得了一定的研究进展。
4.总结与展望KNN基无铅压电陶瓷的组分设计与相界构建是提高其性能的重要途径。
当前，通过调控材料的化学成分和晶体结构，可以有效地改善KNN基无铅压电陶瓷的压电性能和稳定性。
未来的研究方向包括提高材料的制备工艺、优化组分设计、深入研究相界构建等，将进一步推动KNN基无铅压电陶瓷的研究和应用。
无铅压电陶瓷KNN常压烧结及其电学性能
无铅压电陶瓷KNN常压烧结及其电学性能张东升;田爱芬【摘要】用常压烧结法制备K0.5Na0.5NbO3陶瓷.研究烧结温度与陶瓷密度和电学性能的关系.研究表明在1065℃～1120℃范围内,温度对陶瓷的密度有显著影响.当烧结温度为1100℃时,密度达到4.35 g/cm3(占理论密度的95％); 1100℃烧结的陶瓷表现出最好的电学性能,压电常数最大118 pC/N,相对介电常数最大达538,介电损耗最小仅4.7％,剩余极化强度为15.37 μC/cm2,矫顽场为13.16 kV/cm.陶瓷样品在206℃从正交结构转变到四方结构,居里温度为410℃.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2013(028)009【总页数】4页(P967-970)【关键词】铌酸钾钠;无铅压电陶瓷;常压烧结【作者】张东升;田爱芬【作者单位】西安交通大学机械工程学院,西安710049;西安科技大学材料科学与工程学院,西安710054【正文语种】中文【中图分类】TM282随着信息技术的发展,压电陶瓷作为该领域内的一类关键性材料,被人们广泛深入地研究,其中PZT基压电陶瓷以其优越的压电性能一直在工业生产及生活中占着主导地位。
然而,铅基材料中有害物质氧化铅(或四氧化三铅)占总质量的70%以上,造成了严重的环境污染。
因此,开发无铅压电材料是一项紧迫且有重大意义的研究课题[1-2]。
Na0.5K0.5NbO3 (KNN)压电陶瓷属于钙钛矿型结构[3-6],具有居里温度高(Tc=420 ℃)、介电性能适中等特性,但该体系陶瓷的密度不高。
有人用等离子体烧结法[7-8]或热压烧结法[3]获得了较为致密的陶瓷,但这些方法成本高,制备工艺复杂,不利于KNN陶瓷制备工艺的工业化。
实验证明,通过传统的电子陶瓷生产工艺制备陶瓷是最有效且成本最低的方法。
但由于该体系制备的陶瓷对温度、湿度特别敏感,所以采用传统生产工艺制备的陶瓷往往不具有优良的电学性能[9]。
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准同型相界内KNN-LS-BF无铅压电陶瓷的烧结与压电性能江民红;刘心宇;陈国华;龚晓斌;周昌荣【摘要】0.956K0.5Na0.5NbO3-0.004BiFeO3-0.04LiSbO3(0.956KNN-0.004BF-0.04LS) ceramics among the morpho-tropic phase boundary (MPB) composition were prepared by traditional ceramic processing. The effects of sintering temperature on the microstructure, piezoelectric, dielectric properties and phase transformation temperature of ceramics were investigated. The results show that the structure of all samples is a single perovsltite structure, and also show the coexistence of little orthorhombic and main tetragonal phases, especially when the sintering temperature is below 1 100 'C. The suitable increasing of sintering temperature promotes the densification of ceramics. With the increase of the sintering temperature, the piezoelectric properties of ceramics first increase evidently and then decrease while the dielectric loss first decreases and then increases. The sintering temperature has a little effect on θ0-t and θc, When sintered at 1 100 ℃, 0.956KNN-0.004BF-0.04LS ceramics have good electric properties: d33= 297 pC/N, kp=54%, θC=355 ℃, tan δ=2.6%, which indicates that the ceramics have a promising application in many fields.%采用传统的陶瓷工艺制备成分处于准同型相界(MPB)内的无铅压电陶瓷0.956K0.5Na0.5NbO3-0.004BiFeO3-0.04LiSbO3(0.956KNN-0.004BF-0.04LS),研究烧结温度对陶瓷的结构与压电、介电性能和相变温度的影响.研究结果表明:所有样品均为单一的钙钛矿结构；在1100℃以下烧结的样品的相结构均呈现明显的正交相与四方相共存的特征,同时略偏向四方相区;适当的烧结温度的提高,能促进陶瓷的致密化；随着烧结温度的升高,陶瓷的压电性能先显著提高后降低,陶瓷的介电损耗先降低后提高,但对正交相与四方相转变温度(θ0-1)和居里温度(θc)的影响比较小；当烧结温度为1100℃时,陶瓷具有最好的压电与介电性能,其压电常数(d33)高达297 pC/N,机电耦合系数(kp)高达54％,居里温度为355℃,tanδ为2.6％,这表明0.956KNN-0.004BF-0.04LS无铅压电陶瓷具有广阔的应用前景.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)004【总页数】5页(P1290-1294)【关键词】无铅压电陶瓷;K0.5Na0.5NbO3;烧结温度;压电性能【作者】江民红;刘心宇;陈国华;龚晓斌;周昌荣【作者单位】桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室,广西桂林,541004;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室,广西桂林,541004;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室,广西桂林,541004;桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室,广西桂林,541004;桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室,广西桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】TM282与铅基PbZrO3-PbTiO3(PZT)压电陶瓷一样，无铅的铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3，KNN)基压电陶瓷也是由反铁电体与铁电体组成。
Egerton等[1−2]研究了采用传统陶瓷工艺制备的 KNN的压电性能，研究结果表明：当K与Na的摩尔比为1:1时，该体系压电陶瓷的机电耦合系数(kp)达到最佳值，约为0.36，同时其压电常数(d33)也同时达到最高值，为80 pC/N。
1971年，Jaffe在前人的研究基础上归纳分析了关于KNN陶瓷的压电性能和结构的研究结果，认为：当K与Na的摩尔比为1:1时KNN的压电性能最佳在这一区域中2种正交结构的共存，同时，也把这种同时具有2种不同结构的区域命名为准同型相界(MPB)[3]。
已有实验研究结果表明：通过掺入LiSbO3(LS)[4]，BiFeO3(BF)[5]，ZnO[6]，SrTiO3[7−8]，BaTiO3[9]，LiNbO3[10]和 LiTaO3[11]等可以明显地提高 KNN的压电性能。
Jiang等[12]对(0.996−y)KNN-0.004BF-yLS陶瓷体系进行系统研究，并确定其MPB成分范围(0.02≤y≤0.04)。
需要指明的是，文献[12]中的MPB是指正交相与四方相的共存区域，有别于前面提到的KNN中2种正交相的共存区。
通常认为，压电陶瓷在 MPB内的压电性能将达到峰值。
但研究表明：在当前的烧工艺条件下该体系陶瓷的压电性能的最佳值并没出现在 MPB成分范围内，而是出现在四方相区(即y=0.05处)。
事实上，准同型相界的出现与陶瓷致密度的改善对陶瓷的压电性能的促进作用几乎同等重要。
对于组成确定的压电材料，烧结温度的最优化则是材料致密度提高的关键因素。
文献[4，8]的研究表明：在准同型相界成分范围内，陶瓷的最佳性能可能出现在准同型相界内且邻近四方相的成分一侧。
为了验证上述分析并进一步提高陶瓷的压电性能，本文作者选择成分处于MPB内的0.956KNN-0.004BF-0.04LS陶瓷为研究对象，研究烧结温度对该体系陶瓷的显微结构、压电与介电性能的影响，以便为该体系陶瓷的进一步研究和应用提供理论与实验依据。
1 实验方法采用 Na2CO3(99.8%，质量分数，下同)，K2CO3(99%)，Nb2O5 (99.5%)，Li2CO3(99%)，Sb2O3(99.5%)，Bi2O3 (99.97%)和Fe2O3(≥99.5%)为原料，以传统陶瓷工艺制备 0.956KNN-0.004BF-0.04LS无铅压电陶瓷。
为获得较准确的化学计量比，所有原料在配料前均置于约100 ℃的烘箱中干燥4～6 h。
准确称量后，以无水乙醇为介质球磨12 h，烘干后在880℃下预烧6 h，再以无水乙醇为介质二次球磨6 h后烘干。
将烘干的粉料研磨过筛后，加入5%的PVA溶液造粒，在100 MPa的压力下压制成直径为18 mm的圆坯，分别在1 080～1 120 ℃烧结。
采用 X线衍射仪(XRD,D8-2-Advance)分析烧结陶瓷的相结构，采用扫描电子显微镜(SEM,JSM-5610LV)观察陶瓷的表面组织形貌。
烧结样品两表面在平行抛光后上银电极，银电极在650 ℃下保温30 min烧成，然后在约80 ℃的硅油中极化15 min，极化电压为3.5 kV/mm。
样品极化后静止24 h再测量其压电、介电性能，并计算其机电耦合系数(kp)、相对介电常数(εr)和机械品质因素(Qm)。
采用准静态压电常数测试仪(ZJ-3AN)测量室温压电常数(d33)。
采用动态阻抗分析仪(Agilent 4294A)测得样品在 25～450 ℃范围内的介电(εr-θ，tanδ-θ)温谱，升温速率约为2 ℃/min，并确定其四方相与立方相转变温度−居里温度(θc)和正交相与四方相转变温度(θo-t)。
2 实验结果与讨论2.1 烧结温度对陶瓷显微结构的影响图1所示为不同烧结温度(分别为1 080，1 090，1 100，1 110 和1 120 ℃)下0.956KNN-0.004BF-0.04LS陶瓷的XRD图谱。
由图1可见：所有陶瓷均具有钙钛矿结构。
根据明保全等[13]关于 KNN基无铅压电陶瓷的 X线衍射与相变的分析与理论推导可知：对于KNN基压电陶瓷的相结构，可通过陶瓷粉末X线衍射图谱中22°和45°附近衍射峰的相对高低来判断；在22°(45°)附近，衍射峰前高后低的为正交相，反之为四方相。
当然这并不是绝对的。
对于 KNN基陶瓷，由于它们的衍射峰位基本重复，特别是在22°和45°附近的衍射峰高比正好相反。
因此，当处于共存相区内时，衍射峰的强度有可能部分或全部抵消，因此，会呈现前后峰相当或略有高低之分。
由图1可见：该体系陶瓷在45°附近的衍射峰虽然呈现前低后高的峰形，但2峰高低比较接近，特别是在1 100 ℃以下烧结的样品。
因此，在1 100 ℃以下烧结的样品的相结构均呈现正交相与四方相共存的特征，同时略偏向四方相区。
另外，各陶瓷样品略偏向四方相区的衍射峰形特征也进一步表明，0.956KNN-0.004BF-0.04LS陶瓷的准同型相界的上限在y=0.04附近。
图1 不同烧结温度下0.956KNN-0.004BF-0.04LS陶瓷的XRD图谱Fig.1 XRD patterns of 0.956KNN-0.004BF-0.04LS ceramics sintered at different temperatures图2所示为0.956KNN-0.004BF-0.04LS陶瓷的表面形貌SEM照片。
由图2可见：随着烧结温度的提高，陶瓷先趋于致密；当烧结温度达至1 120 ℃时，陶瓷中又较多地出现了小气孔，致密度略下降，这些规律与前述研究结果一致。
当烧结温度适当升高时，因而有利于物质的输运与原子扩散，烧结易于进行，陶瓷烧结致密化；但是，当烧结温度过高时，则可能使易挥发物(如 K+，Na+等离子)的挥发加剧，从而使烧结体内残留气孔增多。