铌锌铌锡锑锰锆钛酸铅系压电陶瓷组成和性能的研究

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1、中文摘要本文研究了PZN．PSN．PMS—PZT系压电陶瓷组成、工艺对材料性能的影响。通过选取许多Zr／Ti不同的组成点进行了研究，最终找到了该系统的准同型相界(MPB)的大致位置并且得到了几个综合性能较好的组成点。结果如下：对于不掺杂的0．03PZN．0．03PSN．0．04PMS-0．9PZT系统，当采用一次合成工艺时，未掺杂的系统准同型相界在Zr／Ti为0．445／0．455～0．44／0．46附近；加Sr”、Ba2+的系统准同型相界在Zr／Ti为O．455／0．445～0．45／0．45附近。采用二次合成工艺后，无论

2、掺杂与否，系统的准同型相界向富zr的方向发生了移动。在工艺上，实验结果表明采用二次合成工艺比一次合成工艺效果好，采用二次合成工艺，烧结温度为1260℃，对于不掺杂的0．03PZN．0．03PSN．0．04PMS一0．9PZT系压电陶瓷，Zr／Ti=0．435／0．465时，性能最好：tan6％=o．30；s二=1143：d33=303×l0-12C／N：Q。；1233；K。=55．1％；T。=309℃。对于掺杂Sr2+，Ba”的0．03PZN．0．03PSN．0．04PMS一0．9PZT系压电陶瓷，Zr／Ti=0．455／0

3、．445时，性能最好：tan6％=O．42，P，T、=1552，d33=338×l0—2C／N，Q。=l396，Kp=56．8％，T。=278℃。本文还探讨了Sr2+，Ba2+同时掺杂对该系统陶瓷的影响和Ce02掺杂对其性能的影响，初步分析了产生这些现象的原因。另外，本文还对该五元系陶瓷在强场下的损耗较大的问题进行了讨论。本文使用x射线衍射(XRD)对合成粉末和烧成试样的相组成进行了分析，通过扫描电子显微镜(SEM)观察分析了试样表面和断面处的显微结构，并对等静压成型刹干压成型对材料的影响进行了比较。关键词：压电陶瓷准同型相

4、界掺杂压电性能烧结温度等静压成型Abstract0．03PZN·0．03PSN一0．04PMS-0．9PZTquinarysystempiezoelectricceramicswithVariOUSZr／TirationearmorphotropicPhaseboundary(MPB)werepreparedbytraditionalprocessingmethod．InordertofindouttheIocationofMPBandgetsomecotopositionshavinggoodproperties，ther

5、elationshipbetweenthepropertiesofthisquinarysystempiezoelectricceramicsandthecompositionswerestudied．For0．03PZN-0．03PSN一0．04PMS一0．9PZT(S1)ceramicsYstem，itsMPBIiedinbetweenZr／Ti=0．445／0．455andZr／Ti20．44／0．46whenthecaIciningprocesswasonestepcalciningProcess．For(Pbo96

6、Sro02Bao02)【ZrxTiy(ZnNb)o03(SnNb)o．03(MnSb)o04]O3(S2)ceramicsystem，itsMPBwaslocatedinthevicinityofZr／Ti=0．455／0．445～0．4510．45whenonestepcalciningprocesswasapplied．Iftwo—stepcalciningistaked，theseMPBoftwoabovesystemwillbemovedtowardZ卜richdirection．Theexperimentalres

7、ultsrevealedthattheeffectoftwo—stepcalciningprocesswasbetterthanthatofonestepcaleiningProcess．Sowhentwo—stepcalciningwasuesd，thesinteringtemperaturewasI260℃andZr／Tiisequalto0．435／0．465，S1waslocatedinthevicinityofMPBandithadgoodproperties(sr3T=1143，d33=303×pC／N，Kp25

8、5．1％，tan6％=O．4，Qm=1233，Tc=309℃)．ForS2ceramicsystem，whentwo—stepcalciningwasuesd，thesinteringtemperaturewas1260℃andx／y=o．455／0．445，ithasbestproper