铌锑锆钛酸铅系压电陶瓷的研究

《铌锑锆钛酸铅系压电陶瓷的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要本文选取0．98Pb(Zrl-xTi，)03．0．02Pb(SblaNbl，2)03(x=0．44～0．49)铌锑一锆钛酸铅系(简称PSN．PZT)压电陶瓷作为研究对象。采用传统的固相烧结法制备PSN．PZT压电陶瓷，通过X射线衍射(XRD)对合成后材料的晶相进行分析，用扫描电子显微镜(SEM)观察样品表面的显微结构，并讨论锆钛比和烧结温度对材料介电、压电性能以及对居里温度的影响。结果表明：三方相和四方相共存的准同型相界位于Zr／Ti为50／48附近，最佳性能出现在相界偏三方相一侧；此陶瓷材料具有烧结温度范围宽(1190～1270。C)和居里温度高(>330℃)的特点。当Zr／Ti=5

2、1／47，合成温度900℃，烧结温度1230℃时综合性能较好，此时介电常数s3T3居o=1955，介电损耗tan6=0．019，压电常数d33=425pC／N，机电耦合系数毯=0．65，居里温度Tc=352℃。此外，通过碱土金属sr2+、Ba2+离子的置换，研究不同工艺条件和锆钛比对PSN．PZT压电陶瓷介电和压电性能的影响。研究结果表明：Sr离--子(4％mol，5％m01)的加入能明显提高此体系的介电和压电性能；Ba2+离子(4％mol，5％m01)的加入对此陶瓷系统介电和压电性能影响不明显；Sr2+、Ba2+离子联合加入的效果要优于其中任意一种元素单独加入的效果。SP的助熔作用使体系

3、晶粒有所增加，同时体系的烧结温度和居里温度均有降低。Ba2+的加入降低了系统的合成温度，介电常数有所增加，但对其他性能影响不明显。Sr2+、Ba2+的联合加入使准同型相界向富锆方移动，最佳极化场强为3000V／mm，此时出现最佳性能：介电常数s；j居。=2290，介电损耗tan6=0．017，压电常数d33=495pC／N，机电耦合系数K=0．7，居里温度Tc=298℃。鉴于铌锑一锆钛酸铅体系居里温度高的特点，实验还测量了不同配方在不同高温条件下的性能参数。得出相应的高温老化曲线，确定了不同配方陶瓷的使用温度上限。关键词：铌锑一锆钛酸铅压电常数介电常数锆钛比ABSTRACTTheO．98P

4、b(Zrl．。Ti。)03-0．02Pb(SbuENbv2)03(x=0．44～0．49)(AbbreviatedasPSN-PZT)piezoelectricceramicswerepreparedbyconventionalsolidsolutionmethod．TheX-raydiffraction(XRD)andthescanningelectronicmicroscope(SEM)wereappliedtoanalyzephasesandmicrostructurerespectively．TheeffectsofZr／Tiandsinteringtemperatureonthe

5、dielectricandpiezoelectricpropertiesandCurietemperatureofthesystemwerediscussed．TheresultsshowthatthetetragonalandrhombohedralphaselayinthevicinityofZr／Ti=50／48，whilethebestpropertiesapperintherhombohedralphaseside．TheoptimumpropertiesareobtainedwithZr／Ti=51／47atsintefingtemperatureof1230"C．Thecer

6、amicsystemhasawidespreadsinteringtemperaturerangeandhighTc．TheoptimumpropertieswereobtainedwithZr／Ti=51／47atcalcinationtemperatureof900。Candsinteringtemperatureof1230"C．Tllemainparameters：s；3／so=1955，tan6=0．019，d33=425pC／N，Kp=o．65，Tc=352*(2．Inaddition，thepropertiesofthePSN-PZTsystemdopedbySr2+,Ba2

7、十werealsostudied．ThedielectricandpiezoelectricpropertieswerehighlyimprovedbydopingSr+(4％mol，5％m01)．ButfordopingionofBa2+(4％mol，5％m01)，theeffecttoitspropertieswerenotobviously．AfteraddingthetwoionsSr+andBa2+asoned