postgraduate student of Physics Faculty
аспирант физического факультета
(1- x )KNbO3 - x NaNbO3 system is one of the most learned among lead-free ceramics. This system is promising for potential use in piezoelectric technology and the replacement of lead-containing elements in such devices. However, despite many works aimed at the solution of this problem, at the moment, no lead-free materials with the properties comparable to the lead-containing piezo-ceramics were produced. It is caused by various technological difficulties of creating solid solutions (SS) based on the lead-free compositions such as alkaline components volatility and the strongest dependence of the observed properties on the production conditions (thermodynamic history). One of the techniques applied to improve processability and SS stability as well as to improve electrophysical properties is modifying. The paper deals with the study of the influence of calcium and strontium pyroniobates additives on the structure and properties of (1- x )KNbO3 - x NaNbO3 system. The conditions of synthesis and sintering for each solid solution of (1- x-у )KNbO3 - y NaNbO3 - x (Sr/Са)2Nb2O7 systems are optimized. The author carried out the X-ray diffraction and radiographic analysis of the produced items, analyzed the dependence of the parameters, cell volume, and the ceramics densities on the concentration of added (Sr/Са)2Nb2O7 component. The study determined that the increase in the content of calcium and strontium pyroniobates in the interval of 0≤х≤10 % leads to the appearance of several phase transitions caused by the structural transformation in the (1- x-у )KNbO3 - y NaNbO3 - x (Sr/Са)2Nb2O7 systems. The symmetry of the abovementioned systems changes in different ways. The doping with strontium pyroniobate causes the tetragonal structure distortion and the doping with calcium pyroniobate leads to the formation of the cubic lattice. The study showed as well that the adding of (Sr/Са)2Nb2O7 pyroniobates to the (1- x )KNbO3 - x NaNbO3 system above 2.5 % significantly reduces the density of the produced ceramics.
Система (1- x )KNbO3 - x NaNbO3 является одной из наиболее изучаемых среди бессвинцовых керамик, перспективных для потенциального использования в пьезоэлектрической технике и замены свинецсодержащих элементов в подобных устройствах. Но, несмотря на множество работ, направленных на решение этой проблемы, на данный момент не было получено бессвинцовых материалов, сопоставимых по свойствам со свинецсодержащими пьезокерамиками. Это обусловлено различными технологическими трудностями создания твердых растворов (ТР) на основе бессвинцовых композиций, такими как летучесть щелочных компонентов, сильнейшая зависимость наблюдаемых свойств от условий получения (термодинамической предыстории). Одним из приемов, используемых для повышения технологичности, стабильности ТР, а также для улучшения их электрофизических свойств, является модифицирование. Работа посвящена исследованию влияния добавок пирониобатов кальция и стронция на структуру и свойства системы (1- x )KNbO3 - x NaNbO3. Оптимизированы условия синтеза и спекания для каждого ТР систем (1- x-у )KNbO3 - y NaNbO3 - x (Sr/Са)2Nb2O7. Проведен рентгенофазовый и рентгенографический анализ полученных объектов. Проанализированы зависимости параметров, объема ячейки и плотностей керамики от концентрации введенного компонента (Sr/Са)2Nb2O7. Установлено, что увеличение содержания пирониобатов кальция и стронция 0≤ х ≤10 % приводит к возникновению в системах (1- x-у )KNbO3 - y NaNbO3 - x (Sr/Са)2Nb2O7 нескольких фазовых переходов, обусловленных перестройкой структуры. В целом симметрия вышеуказанных систем изменяется по-разному. Легирование пирониобатом стронция приводит к тетрагональному искажению структуры, а пирониобатом кальция - к формированию кубической кристаллической решетки. Также показано, что введение в систему (1- x) KNbO3 - х NaNbO3 пирониобатов (Sr/Са)2Nb2O7 выше 2,5 % значительно снижает плотность полученных керамик.