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Erschienen in: Journal of Materials Science 13/2011

01.07.2011

Phase diagram and electric properties of the (Mn, K)-modified Bi0.5Na0.5TiO3–BaTiO3 lead-free ceramics

verfasst von: Min Xu, Feifei Wang, Tao Wang, Xinman Chen, Yanxue Tang, Wangzhou Shi

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 13/2011

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Abstract

In this study, the phase diagram and electric properties were demonstrated for a (Mn, K)-modified Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT)-based solid solution. (0.935−x) Bi0.5Na0.5TiO3xBi0.5K0.5TiO3−0.065BaTiO3 with 0.5% mol Mn doping was prepared by a conventional solid-state reaction method. A morphotropic phase boundary (MPB) formed between the ferroelectric rhombohedral and tetragonal phases around x of 0.04 with the MPB tolerance factor t of 0.984–0.986. The temperature and composition dependence of the dielectric, piezoelectric, ferroelectric properties along with the strain characteristics were investigated in detail and a phase diagram was presented. Around the MPB region, the maximum values of piezoelectric constant \( d_{33}^{*} \) of 290 pC/N, d 33 of 155 pC/N, dielectric constant \( \varepsilon_{33}^{T} /\varepsilon_{0} \) of 1059 and low dielectric loss tangent tan δ of 0.017 were obtained. In addition, the authors also suggest that the solid solution with composition x of 0.24, exhibiting both high-depolarization temperature T d of 182 °C, \( d_{33}^{*} \) of 156 pC/N, d 33 of 130 pC/N, will be favorable for high-temperature actuator and sensor applications.

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Metadaten
Titel
Phase diagram and electric properties of the (Mn, K)-modified Bi0.5Na0.5TiO3–BaTiO3 lead-free ceramics
verfasst von
Min Xu
Feifei Wang
Tao Wang
Xinman Chen
Yanxue Tang
Wangzhou Shi
Publikationsdatum
01.07.2011
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 13/2011
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-011-5374-2

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