PMSZT压电陶瓷的烧结工艺研究

研究保温时间对PMSZT压电陶瓷的相组成、显微结构及电性能的影响。结果发现,烧结温度1240℃保温1h时,密度达极值7．83g／cm^3。保温1h的试样,晶粒致密均匀,居里温度最低。随着保温时间的缩短或延长,居里温度增加。电性能在保温1h时达最佳,ε33^T/ε0=1700,d33=336pC/N,Kp=0.655,Qm=2200,tgδ=0.0030。     

PMSZT压电陶瓷的烧结工艺研究

大功率压电陶瓷要求材料不但在强场下有小的介质损耗,大的机械品质因数,同时兼备一定的压电常数和机电耦合系数.当然一般说来,Qm提高的话,Kp、d33就会降低,所以我们希望在保证高Qm情况下,尽可能提高压电应变系数d33和机电耦合系数Kp.微观结构对陶瓷性能有着重要的影响,通过选择合理的烧结制度改变材料的微观结构,可以提高材料的性能.本文研究升温速度和保温时间对PMSZT大功率压电陶瓷的相组成、显微结构及电性能的影响.结果发现升温速度过快或过慢会使材料致密性下降.烧结温度1240 ℃保温1 h时,晶粒致密均匀,居里温度最低.随着保温时间的缩短或延长,居里温度增加.电性能在保温1 h时达最佳:ε33T/ε0=1700,d33=336×pC/N,Kp=0.655,Qm=2200,tanδ=0.0030.PMSZT陶瓷介电和压电性能良好,可以满足了大功率材料的使用要求.     

PLN—3型压电陶瓷材料组成对压电参数温度稳定性的影响

在适当的工艺条件下，改变铌锂锆钛酸铅（PLN）三元系压电陶瓷材料组成中的锆钛比，加取代改性物及外加改性添加物，获得了高温稳定的PLN－3型压电陶瓷材料。该材料常温性能优良，高温稳定性好，200℃时相对25℃时的性能参数变化较小，介电常数变化小于45％，谐振频率变化小于2．5％，机电耦合系数变化小于－3％。本文在大量实验的基础上叙述了PLN材料组成与材料压电参数温度稳定性的关系，并对其改性作用机理进行了探讨。     

铬掺杂的PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷材料的研究

用传统固相合成方法制备了Pb(sn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3(简写为PSN-PZN-PZT)四元系压电陶瓷材料,主要研究Cr离子掺杂对此材料的微观结构以及压电、介电性能的影响.通过对XRD衍射谱图分析可知,随着Cr的掺杂量的增大,该系统材料的三方相的含量减少,准同相界的位置向三方相移动;SEM照片显示,晶粒尺寸随Cr的量增大而增大,在0.5wt%含量时晶粒分布均匀且大小较为一致;ERP结果表明,Cr2O3在材料中主要以Cr3 、Cr5 存在.且结合材料的性能参数分析,增加Cr的含量会促使Cr离子由高价向低价转化.当Cr2O3的掺杂量为0.5wt%时,PSN-PZN-PZT材料的综合性能较好.     

PZT含量对PZT-PZN-PNN压电陶瓷材料电性能的影响

采用传统固相法制备了xPb（Zr0.52Ti0.48）O3-（1-x）{Pb（Zn1/3Nb2/3）O3-Pb（Ni1/3Nb2/3）O3}（简称PZT-PZN-PNN）四元系压电陶瓷，研究了不同PZT含量对PZT-PZN-PNN陶瓷的相结构、显微结构、压电性能和介电性能的影响。结果表明：材料的压电常数（d33）、机电耦合系数（％）和介电常数（曲随着PZT含量的增加先增大，后减小，当PZT含量为0.83时，其值达到最大值；随着PZT含量的增加，材料的机械品质因数（Qm）逐渐增大，谐振电阻僻（Rf）和介电损耗（tanδ）逐渐减小。当PZT含量为0.83时，四元系PZT-PZN-PNN压电陶瓷在较低的烧结温度（1000℃）下烧结，其主要的电性能参数如下：d33=477pC/N，Kp=0.71，Qm=98，εf=2228，tanδ=0.0070，Tc=325℃，根据双晶片对压电陶瓷材料的性能要求，该纽份可作为纺织机械中选针器用压电双晶片的侯选材料。     

铌酸钠钾基压电陶瓷的结构与性能研究

采用传统的固相反应合成法制备了结构较为致密的0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1LiSbO3(KNN-LS)无铅压电陶瓷,研究了其相结构、压电、介电、损耗以及铁电性质.常温下的压电陶瓷具备四方钙钛矿结构,具有较高的压电系数d33=131pC/N和低的介电损耗tanδ=0.09(10kHz)等优点.另外,常温下的KNN-LS陶瓷存在着较为饱满的电滞回线,其剩余极化率Pr为16.1μC/cm2,矫顽场为EC=14.8kV/cm.性能较KNN压电陶瓷有了较大的提高.     

Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3压电陶瓷的温度稳定性研究

探讨了硬性添加物MnO2、软性添加物Nb2O5和两性添加物Cr2O3对锑锰锆钛酸铅Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3(简称PMSZT5)压电陶瓷的相组成及温度稳定性的影响.研究结果发现:各掺杂组成在900℃的煅烧温度下,都可以得到钙钛矿结构.随着各掺杂离子的增大,四方相含量减少,准同型相界向三方相移动.综合考虑离子掺杂对PMSZT5压电陶瓷的机电性能及温度稳定性的研究结果表明:锰过量较其它铌和铬掺杂的温度稳定性更好,机电性能最佳的PMSZT5+0.1wt%MnO2的组成,ε33T/ε0=1560,d33=350pC/N,Kp=0.63,25~80℃的fr、K31和d31平均温度系数分别为72×10-6/℃、0.027%/℃和0.100%/℃.     

PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷的研究

采用传统的固相烧结方法制备了Pb(Sn_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-PbZrO₃-PbTiO₃(PSN-PZN-PZT)四元系压电陶瓷, 并通过添加MnO₂、Sb₂O₃和Cr₂O₃以及改变Zr/Ti比来达到提高K _p和Q _m的目的. 同时也对Zr/Ti比对材料温度稳定性的影响进行了分析. 实验结果表明: 在960℃的预烧温度、1240℃的烧成温度下, 添加少量的MnO₂、Sb₂O₃和一部分Cr掺杂, 得到综合性能优良的压电材料: 室温下介电常数ξ₃₃^T/ξ₀=1669, 压电常数d₃₃=285×10^-12C/N, 机械品质因数Q _m=2179, 机电耦合系数K _p=54.9%, 介电损耗tanδ=0.4%. 可以满足超声马达和压电变压器等应用方面的要求.     

改性偏铌酸铅高温压电陶瓷材料的研究

偏铌酸铅是一种性能很有特色却又制备困难的高温压电陶瓷材料，而采用少量Ｍｅ＾２＋置换和微量稀有元素氧化物添杂方法，获得了压电性能和工艺性能均十分优良的改性偏铌酸铅高温压电陶瓷材料，并以热力学熵稳定原理，定性地解释了少量置换与微量添杂对稳定铁电相的作用，同时也对这种压电陶瓷材料的高温压电特性和高温下的应用进行了研究与试验，结果表明，这种材料是一种可以在４００℃下应用的高温压电陶瓷材料。     

烧结温度对锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷结构的影响

采用铌铁矿预产物合成法在不同烧结温度下制备组成在准同型相界附近的锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷。采用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜以及介电温谱对制备陶瓷样品进行表征分析和性能测试。结果表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相;随着烧结温度的升高,陶瓷的相结构由菱方-四方两相共存转变为单一菱方相。对陶瓷断口的观察表明:随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,陶瓷逐渐致密;陶瓷的平均晶粒尺寸约为3~4μm。制备的压电陶瓷在1 200℃烧结的试样峰值相对介电常数高达19 520,居里温度为310℃。     

PLZT压电陶瓷的高温还原行为研究

为研制具有超大位移的RAINBOW压电驱动器,实验研究了制备该器件的PLZT压电陶瓷的高温还原行为.采用XRD,SEM等方法研究了还原样品的物相组成及其微观结构,对PLZT在高温下被石墨还原的过程和机理作了解释.研究表明,PLZT具有较好的还原性能,还原层厚度与时间有线性关系,理想的还原条件为:950℃保温1～1.5h;还原样品有明显的分层结构,还原层表现出穿晶断裂而未还原层则是沿晶断裂的特征;还原层主要由金属Pb及PbO,ZrO2,TiO2等氧化物组成,原先的晶体结构已不存在.     

Sn对PMN-PZT三元系压电陶瓷低温稳定性和压电性能影响的研究

制备了 6种不同Sn含量的PMN -PZT压电陶瓷试样 ,深入研究了Sn添加剂对压电材料压电等性能的影响 ,用XPS分析了Sn在改性PZT压电陶瓷中的存在形式。研究表明 ,Sn添加剂不仅能提高压电性能而且改善了压电陶瓷低温性能的稳定性。     

用凝胶注模成型制备压电陶瓷体及其电学性能研究

对PZT陶瓷浆料胶体化学特性进行了研究,成功制备了高固相含量低粘度的PZT陶瓷浆料.对含不同分散剂凝胶注模成型PZT样品电学性能的研究及其与普通干压法制备样品的比较表明,成型过程中的各种有机添加剂如单体和交联剂等不会对PZT的性能造成影响,而某些无机成份如选择不当的分散剂,则会起到一种掺杂剂的作用,从而影响成型后样品的各种电学性能.本文结果说明,对于电子陶瓷材料,在应用凝胶注模这种成型方法时,必须考虑各种添加剂可能对样品性能造成的影响     

PNW-PMS-PZT压电陶瓷准同型相界的压电性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了PNW—PMS—PZT四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明,所有陶瓷样品的相结构为纯钙钛矿相结构;研究了室温下PMS含量,PNW 含量和Zr/Ti的变化对准同型相界的影响规律,实验表明随着PMS、PNW含量和Zr/Ti的增加,材料体系逐渐由四方相向三方相过渡,获得了处于准同型相界附近的材料组成:PMS 的含量在5—6mol%、PNW的含量在2—3mol%、PZT的含量在91—93mol%、Zr/Ti的变化靠近50/50,同时具有高的机电性能.     

SrCO3掺杂对PMN-PMnN-PZT-Ce压电陶瓷储能及介电弛豫性能的影响

通过铌铁矿先驱法制备了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Mn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbZrO_3-PbTiO_3+0.3%CeO_2(质量分数)+xSrCO_3(PMN-PMnN-PZT-Ce-xSr,x=0.00,0.03,0.05,0.07)四元系压电陶瓷,研究了SrCO_3含量的变化对Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Mn_(1/3)-Nb_(2/3))O_3-PbZrO_3-PbTiO_3+0.3%CeO_2(质量分数)(PMN-PMnN-PZT-Ce)压电陶瓷相结构、储能密度以及弛豫行为的影响。通过XRD表明,样品为单一稳定的钙钛矿结构,并且存在准同晶界(MPB);当x=0.07时,在外加电场60kV/cm下取得较好的储能性能:储能密度W1=0.31J/cm~3,储能效率η=0.47;通过修正Curie-Weise定律,较好地描述了陶瓷弥散相变的特征,弥散相变系数γ随着Sr~(2+)掺杂量的增加而增加。当x=0.07时,γ取得最大值1.972 8,此时弛豫现象最明显。     

铌镁酸铋-钛酸铅压电陶瓷准同型相界附近的性能和相变温度研究

利用传统固相烧结法制备了Bi(Mg_2/3Nb_1/3)O₃-PbTiO₃(BMN-PT)压电陶瓷, 分析了不同PbTiO₃含量对BMN-PT压电陶瓷的晶体结构、介电、压电及铁电性能的影响. XRD结果表明: 合成的BMN-PT陶瓷具有纯钙钛矿结构, 并且在PbTiO₃含量为x=0.60时, 其组分的XRD图谱在衍射角2θ=45°出现明显的分峰, 说明该组分相结构中存在三方和四方相的共存. 压电铁电性能显示, BMN-0.60PT有最大的压电常数d₃₃(~170pC/N)和平面机电耦合系数k_p(0.35), 最小的矫顽场E_c(29.4 kV/cm)及最大的剩余极化P_r(31.4 μC/cm²). 确定了BMN-PT压电陶瓷的准同型相界(MPB)为PbTiO₃含量x=0.60的组分. 介电系数温谱表明介电系数峰值温度(Tm)随着PbTiO₃含量的增大而升高, MPB组分的Tm约为276℃.     

锰掺杂对PMN-PT陶瓷介电和压电特性的影响

采用氧化物固相反应法制备了Mn掺杂0.67Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.33PbTiO3陶瓷，研究了锰掺杂量对陶瓷相结构、介电和压电性能的影响。实验发现，随着锰掺杂量的增加，陶瓷焦绿石相含量的逐渐较少，材料变“硬”。即当锰掺杂量少于1.5mol％时，介电系数ε、压电常数d33和机械品质因数Qm逐渐增加，介电损耗tanδ减少。随着锰掺杂量的进一步增加，弛豫程度变得更加明显。当压电陶瓷组分中锰掺杂量为1.5mol％时，其介电和压电性能各为：ε=2300，kp=0.54，Qm=900，tanδ=0.004，d33=400pC/N，适于制作大功率压电陶瓷变压器。