pmspnwpzt体系压电陶瓷机电性能及稳定性研究

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1、中文摘要本实验Pbl．02(Mnu3Sbr3)o．05(Ni2／3Wl／3)x(Zro．495Tio．505)0．95-x03(PMS·PNW-PZT)四元系压电陶瓷材料是由传统固相法制备的，通过X射线衍射(Ⅺm)对合成后材料的晶相进行了分析，用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品表面的显微结构，并且讨论了组成和烧结温度对材料介电、压电性能及稳定性影响。通过研究不同镍钨掺杂对PMS．PNW-PZT系统性能的影响发现：三方相和四方相共存的准同型相界(MPB)是一个很宽的组成范围；在850℃煅烧，1090℃烧结保温2h时，当x=O．01时，得到综

2、合性能优良的压电材料：相对介电常数￡133／eo=1560，介电损耗tan6--0．5％，压电常数d33=360pC／N、d3l=160pC／N，机电耦合系数k=66．5％、K3l=40．5％，机械品质因数Qm=1900，居里温度T。=287℃；随着NiW含量的增加，四方相向三方相转变，降低了居里温度且增大了弥散程度。此外，还研究了不同镍钨含量掺杂对PMS．PNW-PZT四元系统机电性能的稳定性影响。谐振频率的温度系数由正变为负，在x=O．01时获得最小值僻1．Olxl04／℃)，反映了四方相向三方相的转变。此时TCK3l=0．030％／'

3、(2，TCd3l_0．021％／'(3相比其他组分数值也是最小的，说明x=0．01时材料的温度稳定性得到了很大的提高。850℃煅烧、1090℃烧结且保温2h的条件下，在经时老化过程中，0．05PMS-0．01PNW-0．94PZT体系陶瓷的介电、压电性能如下变化：相对介电系数￡T3，‰下降，谐振频率C上升；机电耦合系数K下降，机械品质因数Q矗上升，并且最终都达到一个稳定值。0．05PMS--0．01PNW-0．94PZT体系的舢岛=-0．068，Ad3l=-0．053，Atan6=-．0．24，这些参数的老化率的绝对值相比其他组分是最小的，

4、这说明机电性较好的x=0．01的样品的老化稳定性得到很大改善。0．05PMS-0．01PNW-0．94PZT体系陶瓷介电和压电性能在100℃时与老化时间的对数呈线性关系，而在150"12时与老化时间的对数呈指数延伸规律。PM孓洲-PzT体系陶瓷最佳烧结温度(1090℃)与锑锰锆钛酸铅(PMSZT)体系的最佳烧结温度(1240℃)相比，说明镍钨共掺杂作为助熔剂起到了低温烧结的作用。关键词：压电陶瓷PMS．PNW-PZT四元系介电与压电性能温度稳定性老化ABSTRACTPbl．02(Mnu3Sb2r3)o．05(N勘Wl／3)x(Zr0．495

5、‰．505)o．95-x03(PMS．PNW-PZT)quatemarypiezoelectricceramicswerepreparedbyconventionalsolidsolutionmethod．TheX-raydiffraction(XRD)andthescanningelectronicmicroscope(SEM)wereappliedtoanalyzephasesandmicrostructure，respectively．111eeffectsofthecompositionandthesiuteringtemperat

6、ureonthedielectricandpiezoelectricpropertiesandtemperaturestabilityofthesystemwerealsodiscussed．ThestudyonthepropertiesofthesystemdopedbyNiWindicatedthattheMPBofthetetragonalandrhombohedralphaselayinabroadcompositionregion．Theoptimumpropertieswereobtainedwithx---0．Olatcalc

7、inationtemperatureof850℃andsinteringtemperatureof1090℃．nemainparameters：￡331‰=1560，tanS=0．5％，d33=360pC／N，Xp=66．5％，Qm=1900，Tc---287℃．PartialsubstitutionofNiWforTiZrshiftedcompositionsawayfromthetetragonalPhaseacrosstheMPBtowardtherhombohedralphase，greatlyreduingtheCurietemp

8、eratureandbroadeningthedielectricconstantmaximum．Inaddition,mtemperaturecoefficientofreso