低温烧结改性PbTiO_3压电陶瓷材料的研究

研制了一种添加 Bi(Cd1 / 2 Ti1 / 2 ) O3、Mn O2 、Si O2 的新型低温烧结改性 Pb Ti O3压电陶瓷材料。实验发现 ,低熔物 Si O2 是影响烧结的主要因素 ,除能明显降低该材料烧结温度外 ,还能起掺杂改性作用。该材料具有低烧结温度、高压电活性、大压电各向异性、较高机械品质因数及低介电常数等优点。 96 0°C烧成时主要性能参数为 :厚度机电耦合系数 kt=0 .49;径向机电耦合系数 kp=0 .0 2 7;压电各向异性比 kt/ kp=18;压电应变常数 d33=6 5 p C.N- 1 ;机械品质因素 Qm=5 14;密度 ρv=7.4g.cm- 3;居里温度 TC=312°C;介电常数 εT33/ ε0 =177;介质损耗 tanδ=0 .6 3%。该材料在叠层压电滤波器和叠层压电降压变压器方面显示出很好的应用前景。     

铌钽酸盐无铅压电陶瓷的制备与性能

用常规氧化物固溶方法制备了无铅压电铌钽酸盐(Na0.50K0.35Li0.1Ag0.05)(Nb1-xTax)O3 (x = 0,0.025 0,0.050 0,0.072 5)材料,研究了该材料的介电、压电性能随x的变化关系。实验发现x = 0.050 0在1 102℃条件下烧结的陶瓷,其压电常数d33高达117 pC/N,机电耦合系数kt、kp和k33分别为34%、25%和41%,相对介电常数T33e/e0 为617,机械品质因数Qm为121。该压电陶瓷是一高温压电陶瓷,四方–立方相变温度高达600℃以上。     

一种大功率压电陶瓷变压器材料研究

采用传统陶瓷工艺制备了Pb(Ni1/2W1/2)O3-Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-Pb(Ti1/2Zr1/2)O3(PNW-PMS-PZT)四元系压电陶瓷。分析了粉体和陶瓷的相结构组成,结果表明烧结温度的提高和PZT含量的增加有助于钙钛矿相的生成,同时发现PZT的含量在0.91～0.93附近有准同型相界存在。研究了室温下烧结温度和PMS含量对相对介电常数εr,机电耦合系数kp,机械品质因数Qm和压电常数d33的影响,实验表明在室温下随着PMS含量的增加εr、kp、d33逐渐减小,Qm增加;随着烧结温度的提高,kp、d33增大。制得了室温下εr为1959,d33为390pC/N,kp为0.614,Qm为1349的大功率压电陶瓷变压器压电材料。     

烧结工艺对PMS-PNN-PZT压电厚膜性能的影响

采用丝网印刷法制备了PMS-PNN-PZT四元系压电厚膜陶瓷材料。研究了压电厚膜的烧结温度、烧结气氛对其压电、介电等性能及微观结构的影响。用XRD和SEM分析材料的相组成、厚膜定位及显微结构,结果表明,在密封埋粉的PbO气氛中,烧结温度1060℃,保温时间2 h,制得一种性能良好的压电厚膜陶瓷材料。其中,该压电厚膜压电常数d33为240 pC/N,相对介电常数rε为1 112,机械品质因数Qm为1250,机电耦合系数kp为0.52。     

锑锰锆钛酸铅压电陶瓷的MnO2改性研究

探讨了MnO2过量对锑锰锆钛酸铅(Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3,简写为PMSZT5)压电陶瓷的性能影响。通过X线衍射(XRD)分析了PMSZT5+z%MnO2(z=0～0.7,质量分数)陶瓷的相组成。结果发现,合成温度900℃保温2h后可得到完全钙钛矿结构。随着锰含量的增大,体系从准同型相界向三方相转变。z>0.1、1 240℃烧结温度下,介电常数ε3T3/ε0、压电常数d33、机电耦合系数kp达到最佳值,即ε3T3/ε0=1 560、d33=350pC/N、kp=0.63。该组成的谐振频率fr、横向机电耦合系数k31和压电常数d31的温度稳定性与未掺杂相比有所改善。过量锰的加入使PMSZT5的居里温度降低。     

SiO2对低温烧结PMSZT压电陶瓷性能的影响

探讨了低温烧结时SiO2掺杂对锑锰锆钛酸铅Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3(PMSZT)压电陶瓷性能的影响,通过X-射线衍射及扫描电镜分析Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3 w(SiO2)(w=0.05%~0.30%,质量分数)陶瓷的相组成和显微结构。结果表明,合成温度900℃时,可得到钙钛矿结构。w(SiO2)不同时PMSZT试样均为四方相和三方相共存,随着w(SiO2)的增加,三方相在准同型相界中的比例略有增加。当w(SiO2)=0.10%时,得到电性能优良的压电陶瓷,相对介电常数3Tε3/0ε=1 290,介质损耗tanδ=0.4%,压电常数d33=264 pC/N,机电耦合系数kp=0.59,机械品质因数Qm=3 113。SiO2的加入使PMSZT陶瓷的居里温度降低,谐振频率随温度的变化几乎都是正。     

应用于压电能量收集器的PZT PZN系陶瓷材料

压电材料作为环境振动能量收集器的核心功能材料,是制备高性能能量收集器的关键。该文从提高能量收集效率入手,研究适合于能量转换的高性能压电陶瓷材料。采用两步合成工艺制备出了0.7Pb(Zr0.51Ti0.49)0.99O3-0.3Pb(Zn1/3Nb2/3)O3(PZT-PZN)压电陶瓷,研究了La2O3掺杂对其微观结构和机电性能的影响。实验结果表明,掺杂少量的La2O3能显著提高PZT-PZN陶瓷的压电系数(d33)、机电耦合系数(k31、kp)、介电常数(εr)等。当掺杂量为4%(摩尔分数)时,在1 200℃烧结PZT-PZN,显示出良好的压电和介电性能:d33=560pC/N,k31=0.376,kp=0.642,s1E1=16.5×10-12 m2/N,εr=3 125。     

低温共烧PSN-PZT压电陶瓷的研究

以固态氧化物为原料,采用一次合成工艺制备PSN-PZT压电陶瓷,并研究PSN含量、B位离子Nb缺位量、ZrO2的减少量、微量添加元素、烧结工艺参数对陶瓷压电性能的影响。结果表明:PSN的加入使PZT的准同型相界点向富钛方向移动,当PSN的摩尔分数为3%,材料的最佳锆钛比r(Zr/Ti)=1.04。B位离子Nb的缺位可大幅度降低材料的烧结温度,在Nb缺位量为10%时,可使材料的烧结温度降低到(1 110±20)℃,同时保持优异的压电性能:居里温度TC=339℃,压电常数d33=427 pC/N,介电常数3εT3/0ε=1 750,机电耦合系数kp=0.72,介电损耗tanδ=0.014。     

五元系PZN-PSN-PMS-PZT压电陶瓷的研究

对PZN-PSN-PMS-PZT五元系压电陶瓷的烧结温度(1200～1280°C)、Zr/Ti与性能的关系以及部分Sr2+、Ba2+取代Pb2+对材料性能的影响进行了研究。实验结果表明:当Zr/Ti=0.455/0.435,掺Sr2+、Ba2+(摩尔分数均为2%)时,在1260°C,2h条件下烧结,样品的品质因数Qm为1671;介电常数εTr3为1294;压电常数d33为285pC·N-1;介质损耗tanδ为0.004;机电耦合系数kp为0.522;居里温度TC为295°C;矫顽场强Ec为19kV·cm-1,显示出该五元系具有很大的应用价值和发展潜力。     

Co_2O_3掺杂对BCTZ无铅压电陶瓷的性能影响

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.92Zr0.08)O3-x%Co2O3(BCTZ-xCo,x=0¹.4)无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐细化减小,介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数kp均呈下降趋势。机械品质因数Qm显著增大,当x=0.7时,具有最佳的综合电性能,其中d33=392pC/N,kp=46.0%,Qm=435,介电损耗tanδ=0.62%,表明BCTZ-xCo陶瓷材料是一种具有应用前景的无铅压电材料。     

低温烧结改性PbTiO_3压电陶瓷

在比较分析与实验的基础上 ,采用添加少量低熔物获得了一种新的低温烧结改性 Pb Ti O3压电陶瓷组成 ,并对低温烧结机理进行了初步探讨。结果表明 ,改性 PT陶瓷烧结温度可降低 2 0 0～ 30 0℃。 96 0℃烧成时的主要性能参数为 kt=0 .49,kp=0 .0 2 7,d33=6 5× 10 - 1 2 C·N- 1 ,Qm=5 14,ρv=7.4× 10 3kg· m- 3,t C=312℃ ,εT33/ ε0 =177,tgδ=0 .6 3%。该材料不仅可抑制铅挥发对环境的污染 ,还可在叠层压电陶瓷器件方面获得重要应用     

SiO_2掺杂低温烧结PMMNS压电陶瓷的结构和性能

采用固相二步合成法制备SiO2掺杂Pb(Mg1/3Nb2/3)0.05(Mn1/3Nb2/3)0.04(Mn1/3Sb2/3)0.01Zr0.45Ti0.45O3(PMMNS)压电陶瓷,探讨了不同SiO2掺杂量对陶瓷样品的相结构和机电性能的影响。结果表明:在烧结温度为980℃时,可以得到纯钙钛矿结构PMMNS陶瓷。SiO2的加入,明显降低了PMMNS陶瓷的烧结温度。当SiO2的掺杂量为质量分数0.10%时,所得性能最佳:kp=0.51,d33=323pC/N,Qm=1475,tanδ=0.0038和εr=1762。     

SiO2掺杂对PMS-PZT陶瓷结构和电性能的影响

对Pb0.98Sr0.02(Mn1/3Sb2/3)0.1Zr0.47Ti0.43O3(简称PMS-PZT)+w(SiO2)(0≤w≤0.6%)三元系压电陶瓷材料的微观结构和电性能进行了研究。XRD图谱表明室温下该材料为钙钛矿结构,并随SiO2掺杂物的加入材料由四方相向三方相转变。实验结果表明:当w(SiO2)为0.1%时,在1300℃,1h条件下烧结,能获得较好的综合性能:εr为1642,tgδ为0.0043,kp为0.57,Qm为1553,d33为325pC·N–1,可以满足压电电动机和压电变压器等高功率应用方面的要求。     

适用多层压电降压变压器的改性钛酸鉛研究

为了获得适用于厚度振动模式的低温共烧多层压电降压变压器材料,采用A、B位取代及添加低共熔物,研制了组成为(Pb0.98–xCaxCd0.02)(Ti1–yMny)O3+1%(质量分数)Bi4Ti3O12+z%SiO2的改性压电陶瓷。当钙离子取代25%离子,锰离子取代2%钛离子,并在体系中添加0.08%(质量分数)SiO2时,该材料表现出良好的压电和介电性能。在1000℃烧结时,kt为0.48,kp为0.032,Qm为450,tgδ为1×10–2,为172,居里温度tC为320℃。     

高性能铌酸钾钠无铅压电陶瓷研制

用常规氧化物固溶方法制备了无铅压电铌酸盐((Na0.5K0.5)1-xLixSbyNb1-yO3)陶瓷。实验结果表明,Li+和Sb5+的引入提高了陶瓷的压电性能。在一定配比范围内(Li和Sb在10%摩尔分数以内),材料为斜方、四方相共存的钙钛矿结构,材料的压电常数d33在270 pC/N以上,机电耦合系数kp、kt、k33分别达到49×10–2、43×10–2、64×10–2。介质损耗tgδ小于2.0×10_2,居里温度tC高达375℃。     

烧结工艺对PSN-PZN-PMS-PZT瓷性能的影响

采用二次合成工艺得到了Pb(Sn1/3Nb2/3)0.03(Zn1/3Nb2/3)0.03(Mn1/3Sb2/3)0.04Zr0.435Ti0.465O3(PSN-PZN-PMS-PZT)五元系压电陶瓷。分析讨论了压电陶瓷的烧结温度与体密度、气孔率、晶粒大小及介电、压电性能的关系。并研究升温速度,保温时间对介电、压电性能的影响。结果表明,升温速度过快时材料致密性下降;烧结温度1 260℃保温3 h,得到一种综合性能优良的压电材料。其主要参数:r为1 390,d33为300 pC/N,kp为55.1%,Qm为1 180,tg为0.30?02。     

检测超声换能器用改性钛酸铅压电陶瓷材料

本文介绍了改性钛酸铅压电陶瓷材料的研制。通过配方筛选和改善工艺,得到了具有如下性能水平的改性钛酸铅系列压电陶瓷材料: 厚向机电耦合系数k_t 0.51—0.61 径向机电耦合系数k_p 0.07—0.36 介电常数∈ 250—300 机械品质因数Q_m 10—1000 其中,k_t为0.56;k_p为0.07;∈为230和Q_m为250的改性钛酸铅压电陶瓷材料用于研制检测超声换能器阵取得了满意的效果。