功能陶瓷材料及应用铁电陶瓷篇课件.ppt

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1、(6)PMN弛豫型铁电陶瓷（RelaxorFerroelectrics)复合钙钛矿结构，Pb(B1,B2)O3其中B1:Mg2+、Zn2+、Ni2+、Fe3+和Sc3+等较低价阳离子，B2:Nb5+、Ta5+、Ti4+和W6+等高价阳离子最具代表性的是Pb(Mg1/3Nb2/3)O3、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3和Pb(Sc1/2Ta1/2)O3（分别简称PMN、PZN、PNN和PST）等TypicalRelaxorFerroelectricsRelaxorTm(oC)mFiringtemperature(oC)Pb(Fe1/2Nb

2、1/2)O311224,0001100Pb(Fe2/3W1/3)O3-9020,000850Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-1218,0001150Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-1504,0001150Pb(Zn1/3Nb2/3)O314022,000SinglecrystalPb(Sc1/2Ta1/2)O3263,0001300弛豫铁电体与BaTiO3等普通铁电体相比主要特征(a)相变弥散,介电峰宽化(b)频率色散，Tm随测试频率提高而升高(c)Ps在Tc以上的一定温区仍存在(d)不符合Curie-Weiss定律,满足二次方规律：1/=1/m+(T-Tm)2/

3、2m2弛豫铁电体的物理性能高介电常数如弛豫铁电单晶Pb(Zn1/3Nb2/3)O3的峰值介电常数可达50000，弛豫铁电陶瓷一般在20000左右高介电常数一般认为与无序结构有关高介电常数的起因弛豫型铁电体的高介电常数起因于组成宏观无序化弛豫型铁电体的电致伸缩特性(A)PZT(B)PMN大的电致伸缩应变和小的应变滞后PZT压电陶瓷(a)与PMN弛豫铁电陶瓷(b)的电致伸缩应变弛豫铁电体具有优异的压电性能PZN－PT在准同型相界（约10mol%PbTiO3）附近的单晶，在[001]方向上d33高达2500pC/N，k33达到94％，应变达到0.16%左右PMN－PT在准同

4、型相界（约33mol%PbTiO3）的单晶其d33也高达1500pC/NMPB-IPZT,Z/Ti=53/47MPB-II(1-x)PMN-xPT,x=0.33(1-x)PZN-xPT,x=0.09(1-x)PNN-xPT,x=0.36MPB-III在MBP处，四方相与三方相共存MPB附近压电材料的压电性能与居里温度的关系在赝立方（三方，菱方）相，呈现典型的弛豫铁电特性在四方相区，呈现普通铁电特性弛豫铁电体的理论模型与应用成分起伏模型－Smolenskii超顺电态模型－L.E.Cross有序－无序转变模型－N.Setter宏畴－微畴转变模型－X.Yao自旋玻璃模型－Vie

5、hland相变弥散的起因扩散相变起因于微区成分起伏（有序微区）PMN的有序微畴焦绿石相的形成Pb(Mg1/3Nb2/3)O3为例，其合成过程一般认为按以下反应机制进行：3PbO+2Nb2O5→Pb3Nb4O13立方焦绿石◎530～600oCPb3Nb4O13+PbO→2Pb2Nb2O7菱方焦绿石◎600～700oCPb2Nb2O7+1/3MgO→1/3Pb3Nb4O13+Pb(Mg1/3Nb2/3)O3◎700～800oC复合钙钛矿结构的稳定性影响复合钙钛矿结构化合物稳定性的因素：热力学:离子半径、离子键强度－－容差因子、电负性从热力学上，铅基钙钛矿的稳定程度：PZN

6、CN

7、10个BO6八面体氧八面体之间形成三种不同的空隙：A1（较小）、A2（最大）和C（最小）,晶胞中有两个A1位置，4个A2位置和4个C位置A1、A2和C的配位数分别为12、15、和9结构填充公式为:(A1)2(A2)4(C)4(B1)2(B2)8O30非填满型：部分A1和A2位置均被正离子所填充如(BaxSr5-xNb10O30,1.25