pmnpnnpzt体系压电陶瓷的性能和掺杂改性研究

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1、摘要本文选取0．25Pb(Mgl／3Nb2／3)03—0．15Pb(Niv3Nb2y3)03·(0．6-x)PDZF03一xPbTi03(简称PMN．PNN．PZT)体系压电陶瓷作为研究对象，研究了TffZr对系统准同型相界及压电、介电性能的影响。通过研究得出：当Ti／Zr介于1．55和1．655之间时，物相由三方相向四方相转变，系统处于准同型相界处。材料性能尤以T娩rFl．643时最好：占；3／岛=3384、da3=477pC／N、I％--o．56、Qm=82、tan6=2．3％、Tc=205℃。．通过对比前驱体合成工艺与传统的氧化物混

2、合合成工艺对系统相结构、微观形貌、压电和介电性能的影响发现：前驱体合成工艺能更好的避免焦绿石相的生成，有效保证化学计量比的稳定，并能抑制内部晶粒的过大生长和促进晶界致密化，对压电陶瓷性能的提升较为明显。另外，本文还研究了烧结温度对压电陶瓷系统微观结构和性能的影响，结果表明：最佳烧结温度是1180℃。此时晶粒生长的均匀致密，粒径大小在(3～5)岬。此烧结温度下测得压电陶瓷样品的体积密度最大，为7．899／era3，气孔率最低，为3％。最后，本文还对不同氧化物掺杂剂对PMN．PNN．PZT体系压电陶瓷的掺杂改性进行了研究。通过分析掺杂物La2

3、03，ZnO和Ce02对材料性能的影响，并结合X衍射分析图和扫描电子显微镜图得出：La203最佳的掺杂量为O．6wt％，ZnO最佳的掺杂量为0．4wt％，Ce02的最佳掺杂量为0．10wt％，过多的掺杂物将在晶界处偏析，影响材料的性能。比较各掺杂物的影响结果，以0．10wt％Ce02的掺杂对材料性能的提升最为明显：占三／岛=3640、d33=507pC／N、K=o．61、Qm=116、tant罗=1．0％、T。=222℃。Ce02掺杂能促进晶粒的生长，最大晶粒直径能达到20D。m，它对材料性能的影响总体表现出“软性掺杂”和“硬性掺杂"的特

4、性。关键词：压电陶瓷PMN．PNN．PZT四元系准同型相界压电性能掺杂改性ABSTRACT0．25Pb(Mgl／3Nb2／3)03—0．15Pb(NivaNb2／3)03-(0．6-x)PbZr03一xPbTi03(abbreviatedasPMN-PNN—PZT)piezoelectricceramicsWaSselectedasresearchobject，theeffectofTi／ZrratioOilitsmorphotropicphaSeboundary，dielectricandpiezoelectricpropertiesW

5、aSstudied．TheresultsshowthatthesystemliesinmorphotropicphaseboundarywhenTi／Zrratioisbetween1．55and1．655，whilerhombohedralphaSetransformsint0tetragonalphase．ThebestpropertiesareabtainedwhenTi／ZFl．643：s；3／岛=3380，d33=477pC／N，gp--0．56，Qm=82，tanS=2．3％，Tc=205。C．Inthepaper,theef

6、fectofprecursorsynthesisprocesscomparedwithoxidecompoundsynthesisprocessonphaSestructure，microstructureandpropertiesofPMN—PNN—PZTceramicswasinvestigated．TheexperimentindicatesthattheprecursorsynthesisprocessCallavoidPyrochlorePhase，stabilizethechemistrymatching，inhibitthe

7、biggraingrowthandimprovesinteringdensities，thematerialpropertiescanbeimprovedgreatlybytheprocess．Also，theeffectofsinteringtemperatureonmicrostructureandmaterialpropertieswasdiscussed，itisfoundthat，sinteredat1180"C，thecrystalsisdispersivewell，theaveragegrainsizeis(3---5)0m

8、andthebiggestvolume"densityis7．899／cm’，whiletheporosityislowest,3％．Intheend,thedopingmodificatio