铌酸钠钾多晶行为（PPT）的起源

采用变温XRD技术，对铌酸钠钾（NKN）的正交-四方、四方-立方相变进行了详细的分析，阐明了两相共存区的起源。所涉及的NKN陶瓷采用机械合金化方法制备，由于球磨过程中会有微量的钨和钴进入NKN晶格，因此通过球磨时间调控微量元素的掺入量，从而观察微量元素对NKN晶格的扰动和相变行为的影响（如图1）。通过对正交-四方相变的仔细研究，发现NKN的正交-四方相变存在与一个温度区域而不是一个温度点，而且这个共存区域会随着掺杂量的增加而逐渐扩大。对着球磨时间的延长以及第二组元的加入，这个共存区域会扩大直至到达室温附近（如图2）。从而揭示了NKN固溶体多晶转变行为（或者室温两相共存）的起因。同时还提出了外来离子导致晶胞畸变而引起的化学压力是导致相变温度向低温移动的本质原因。该结果已经发表于[Materials Letters, 2012(68): 300-302]上。该结果解决了长期以来困扰大家的一个问题，即在NKN固溶体中，无论第二组元是什么结构，在室温所获得的结构总是正交-四方共存。该结果从晶格化学压力的角度提出了多晶转变（PPT）形成的原因并给出了多晶转变和准同型相界（MPB）之间的区别（如图3）。

图1 球磨8h的NKN赝立方布拉格峰(002)、(022)、(222)在500K、460K和400K的XRD图谱

图2 (a)球磨8h的NKN赝立方布拉格峰(002)和(022)在正交-四方共存去的峰位对温度的变化，(b)NKN-0.005BNT的赝立方布拉格峰(002)随温度的变化，(c) NKN-0.02BNT的赝立方布拉格峰(002)随温度的变化

图3 准同型相界（MPB）(a)和多晶行为（PPT）(b)的区别

刘来君，博士学位论文，钙钛矿铌钛酸盐材料的结构、缺陷与电学性能研究，西北工业大学，2009

Laijun Liu, Yanmin Huang, Yunhua Li, Liang Fang, Hichem Dammak, Huiqing Fan, Mai Pham Thi, Orthorhombic to tetragonal structural phase transition in Na_0.5K_0.5NbO₃-based ceramics, Materials Letters, 2012(68): 300-302.

This work was financially supported by the Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51002036, 21061004 and 50962004),

and by the Natural Science Foundation of Guangxi (Grant No. C013002)

and the Projects of Department of Science and Technology of Guangxi

(Grant Nos.0842003 and 09-007-02).