低温烧结pmspzt压电陶瓷性能及工艺研究

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1、中文摘要采用传统的固相法制备了yPb(Mnu3Sb2／3)03一(1一y)PbZr。Til．。03+zwto％Si02fPMS—PZT)---元系压电陶瓷，其中x=O．485"～0．515，y=O．03～O．09，z=O．05～0．30，通过添JJl]Si02以降低烧结温度，改善材料的介电压电性能。通过x射线衍射(XRD)对合成后材料的物相进行分析，用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品表面的显微结构，讨论了准同型相界附近组成对陶瓷的相组成、显微结构和介电压电性能的影响，并讨论了Si02掺杂量对其结构和性能的影响。通过研究Zr／Ti比和第三组元PMS含量对PMS．PZT性能的影

2、响发现：三方相和四方相共存的准同型相界位于一个较宽的组成范围内，且随着Zr含量和PMS含量的增加，四方相向三方相转变，居里温度降低。适量掺杂Si02可以降低烧结温度，提高致密度，能获得性能较佳的压电陶瓷。结果表明，当Zr含量x=0．495和PMS含量y=0．05时，加入0．10wt％的Si02，在1100。C烧结且保温2h的条件下，得到综合性能优良的压电材料：相对介电常数占毛居。=1290，介电损耗tani5=0．4％，压电常数d33=265pC／N，机电耦合系数‰=O．59，机械品质因数Qm=310，居里温度T。=320℃。在此基础研究了烧结工艺和极化工艺对陶瓷介电压电性能

3、的影响。烧结温度对O．05Pb(Mnl／3Sb2／3)03～095PbZr0．495Ti0．50503+0．10wt％Si02压,电陶瓷性能有重要的影响，保温时间对该体系的性能影响较小，烧结温度在1100℃～1150℃较宽范围内且保温时间为2h时，得到综合性能较佳的压电材料。研究了极化工艺对该三元系压电陶瓷性能的影响，确定的最佳极化条件为：3．5kV／mm的场强下，在120℃硅油中极化30min。关键词：压电陶瓷PMS—PZT低温烧结介电压电性能准同型相界ABSTRACTyPb(Mn_I／3Sb2／3)03-(1一y)PbZrxTil．x03+zwt％Si02(PMS—PZT

4、)ternarypiezoelectricceramicswithx=0．485～0．515．y=0．03---0．09andz=0．05～0．30werepreparedbyconventionalsolidsolutionmethod．ThesamplesweregainedbyaddingSi02inordertodecreasethesinteringtemperatureandimprovethedielectricandpiezoelectricproperties．TheX—raydiffraction(XRD)andthescanningelectronicm

5、icroscope(SEM)wereappliedtoanalyzephasesandmicrostructurerespectively．TheeffectsofZr／Tiratio，contentofPMSandSi02seal-themorphotropicphaseboundary(MPB)ofthesystemonthephases，microstructureanddielectricandpiezoelectricpropertieswerealsodiscussed．ThestudyonthepropertiesofthesystemPMS-PZTwithdi

6、fferentZr／TiratioandPMScontentindicatesthattheMPBofthetetragonalandrhombohedralphaselieinabroadcompositionregion．IncreasingZr／TiratioandPMScontentshiftscompositionsawayfxomthetetragonalphaseacrosstheMPBtowardtherhombohedralphaseandreducestheCurietemperature．Thesinteringtemperaturecanbelowed

7、andhighdielectricandpiezoelectricpropertiescanbeobtainedwithproperadditionofSi02．Theoptimumpropertiescanbeobtainedwithx=0．495，y=0．05andadditionofO．10wt％Si02atsinteringtemperatureof1100*Cwith2hours．Themainparameters：占三／占o=1290，tanS=0．4％，d33=265pC／N，K；=0．5