PZT 95/5-2Nb铁电陶瓷脉冲换能电输出

讨论了PZT 95/5-2Nb铁电陶瓷在冲击波压缩下的释放电性能,并利用PZT 95/5-2Nb铁电陶瓷设计了三种脉冲电源,分别实现了恒定电流、台阶电流和恒定电压等不同条件的电能输出.实验结果表明,PZT 95/5-2Nb铁电陶瓷可适用于多种性能的脉冲能源,具有电流输出幅值和波形易于控制,电流脉冲上升前沿陡,电源体积小等特点,具有广阔的应用前景.     

致密PZT95/5铁电陶瓷低温相结构与电性能研究

采用固相法制备了致密PZT95/5铁电陶瓷, 研究了低温下致密PZT95/5铁电陶瓷相结构和电性能的变化规律。变温X射线衍射(XRD)研究表明, 低温(-60℃)下极化和未极化致密PZT95/5铁电陶瓷相结构保持不变。电性能研究表明随着温度从30℃下降至-60℃, 致密PZT95/5铁电陶瓷的相对介电常数从278显著下降至173, 而电阻率和剩余极化强度基本保持不变。结合冲击波载荷下动态放电模拟分析, 发现相对介电常数的降低将引起动态电场增大至常温下的1.5倍, 这可能是导致致密PZT95/5铁电陶瓷低温下击穿概率显著增大的关键因素。     

多孔PZT95/5铁电陶瓷的机械性能和铁电性能研究

采用添加造孔剂的方法制备多孔锆钛酸铅(PZT95/5)铁电陶瓷, 研究了孔结构包括孔隙率、孔径及孔形状对多孔PZT95/5陶瓷机械性能和电性能的影响及机理, 并揭示多孔PZT95/5陶瓷微观结构、机械性能和铁电性能的内在联系。研究表明: 孔隙率的增加降低了多孔PZT95/5陶瓷的声阻抗, 改善了陶瓷与封装材料的声阻抗匹配. 孔隙率增加, 多孔PZT95/5陶瓷的屈服应力和剩余极化强度降低, 矫顽场强增大。孔结构对多孔PZT95/5陶瓷屈服应力的影响可由应力集中理论解释; 多孔PZT95/5陶瓷剩余极化强度随孔结构的变化可用内应力结合空间电荷理论加以解释。     

PZT95/5铁电陶瓷晶粒度对冲击波作用下击穿电压的影响

在气炮加载条件下,分别测试了两种晶粒度的PZT95/5铁电陶瓷样品在冲击波作用下的击穿电压,并采用Weibull分布分析了所获得数据.结果表明,PZT95/5铁电陶瓷在冲击波作用下的击穿电压分布可以用二参数Weibull分布模型描述,从击穿电压密度分布函数和失效率函数来看,晶粒度为2.5μm的PZT95/5样品的击穿电压分布优于晶粒度为7μm的PZT95/5样品击穿电压分布.     

冲击应力加载下PZT95/5电响应的试验研究

应用爆炸冲击波加载技术,改进试验装置,解决了PZT95／5样品与负载的匹配问题,对PZT95／5铁电陶瓷在电感和电阻负载下的电响应进行了试验研究,得到了很好的试验结果：在60μH的电感负载上获得1660A的电流、在电阻负载上得到100kV以上的脉冲电压。     

Sm掺杂增强PZT基弛豫型铁电陶瓷压电性能研究

锆钛酸铅(PZT)基压电陶瓷是一类应用非常广泛的功能材料, 可应用于水声换能器、压电马达、医疗超声换能器以及声表面波滤波器等。通过改性提高PZT基压电陶瓷的压电性能一直是该领域的研究热点。本工作采用传统固相反应法制备了准同型相界(Morphotropic Phase Boundary, MPB)组分的Sm-0.25PMN-0.75PZT压电陶瓷, 并对其微观结构以及宏观性能进行了系统研究。研究结果表明：引入Sm³⁺可以增强压电陶瓷的局域结构异质性, 提升介电响应从而提高压电性能。当Sm³⁺引入过多时, 铁电极化的长程连续性被大面积打断, 压电性能下降。本实验中得到的最优组分压电陶瓷性能为：高压电系数d₃₃~824 pC/N, 高压电电压常数g₃₃~27.1×10^-3 m²/C和相对较高居里温度T_C~178 ℃, 电致应变在室温至150 ℃范围内低于5%, 有较好的温度稳定性, 是极具应用前景的高性能压电材料。     

PZT铁电陶瓷及其在脉冲能源中的应用

以PZT 95/5陶瓷为例,概述了铁电陶瓷在脉冲能源上的应用及材料对能源性能的影响.主要包括陶瓷的制备及性能、陶瓷的冲击放电机理和陶瓷的冲击放电效应及影响因素.通过比较我们认为,陶瓷的研制,特别是密度的改变对陶瓷的力学及电学性能影响较大.陶瓷冲击加载下的新应用,将带动陶瓷各方面性能的深入研究.     

柱面冲击波合成对 PZT 95/5粉体性能及烧结特性的影响

以Pb3O4、ZrO2、TiO2和Nb2O5为原料,按Pb（Zr（0.95）Ti（0.05））O3＋1%Nb2O5配料混合,采用柱面冲击波装置对粉料进行冲击合成,研究了冲击波作用对粉体性能和烧结特性的影响,并利用球模型推导的扩散机制的烧结方程获得PZT95/5陶瓷的烧结活化能.结果表明,利用冲击波的高温高压作用可以合成单一钙钛矿相PZT95/5粉体,同时由于冲击波的活化作用和破碎作用,使粉体晶粒细化,并产生了一定程度的晶格畸变,可显著改善陶瓷的烧结性能.该试样在1200℃无压烧结3h,陶瓷体致密度达到7.79g·cm^-3,其烧结活化能由固相合成试样的242.57kJ·mol^-1降低为115.12kJ·mol^-1,起到活化烧结的目的.     

激光脉冲外延生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜及其特性研究

利用激光脉冲法在LaAlO3衬底上沉积制备LaNiO3薄膜作为底电极并外延生长(100) Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜,系统研究了生长温度对PZT外延结构和电学特性的影响.研究发现当生长温度高于550℃时即可得到外延(100)PZT薄膜.在对所制备的PZT薄膜的结构和性能测试表明,650℃下生长的PZT薄膜外延性最佳,并且表现出优异的介电和铁电性能,介电常数ε、剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为900、26.5 μC/cm2和52.1kV/cm.试验还证实这种外延PZT薄膜具有优良的抗疲劳特性,可用于铁电存储器的制备中去.     

PZT95/5铁电陶瓷的掺杂改性研究

采用固相烧结法制备锆钛酸铅95/5(PZT95/5)材料,以“相同化合价,不同原子半径;相近原子半径,不同化合价”的原则,选择了碱金属族、碱土金属族元素的碳酸盐以及Fe₂O₃、SiO₂、Nb₂O₅、WO₃等作为掺杂物分别对其进行掺杂改性.研究了掺杂对材料介电性能、极化性能和低温-高温铁电相的相变温度的影响.发现受主掺杂使得材料的介电常数降低,施主掺杂使得材料的介电常数提高;剩余极化随着掺杂离子的化合价增大而增大;制备得到了低温-高温铁电相相变在15℃的铁电材料,在实际应用上有重要意义.     

PZT陶瓷FRL-FRH相变自发极化的定量计算

针对ＰＺＴ９５／５陶瓷材料Ｆ_ＲＬ－Ｆ_ＲＨ相变时的热释电特性,建立了相变过程中自发极化随温度变化的定量计算表达式,表达式中的函数级数依据Ｌｅｉｂｎｉｚ交错级数定理,可按照实际要求的精确程度进行级数求和,故利用计算机拟合了自发极化随温度的变化曲线．拟合曲线与实验测量的结果相一致,证明了理论计算公式能定量地描述相变过程中自发极化随温度变化的规律,有利于对铁电材料的相变性质进行深人的研究．     

PZT陶瓷FRL-FRH相变自发极化的定量计算

针对ＰＺＴ９５／５陶瓷材料ＦＲＬ－ＦＲＨ相变时的热释电特性,建立了相变过程中自发极化随温度绵定量计算表达式,表达式中的函数级数依据Ｌｅｉｂｎｉｚ交错级数定理,可按照实际要求的精确程度进行级数求和,故利用计算机拟合了自发极化随温度的变化曲线,拟合曲线与实验测量的结果相一致,证明了理论计算公式能定量地描述相变过程中自发极化随温度变化的规律,有利于对铁电材料的相变性质进行深入的研究。     

Characterization and microstructure of porous lead zirconate titanate ceramics

Porous lead zirconate titanate (PZT) ceramics are widely used because of their low acoustic impedance, high figure of merit and high hydrostatic sensitivity. In the present work, porous PZT ceramics were fabricated by incorporating polyethylene oxide (PEO) as pore-forming agent. Both PZT powder and PEO were mixed with a binder at different ratios and compaction was carried out. The samples were slowly heated to remove the pore-forming agent and binder without cracks, followed by controlled sintering and electrode forming. Samples were poled using corona poling technique. The ferroelectric properties and microstructure of the prepared ceramics were characterized. The correlation of porosity with microstructure and ferroelectric properties were discussed.     

Pb(Zr0.95Ti0.05)O3 powders prepared by aqueous Pechini method using one-step pyrolysis process: characterization and porous ceramics

Zr-riched lead zirconate titanate, Pb(Zr_0.95Ti_0.05)O₃ (PZT 95/5) powders were prepared using lead acetate, zirconium oxynitrate, and titanium sulfate by aqueous Pechini method. The chelation behaviors of metallic ions and citric acid were investigated and the development of the phase formation of perovskite structure was detected. PZT 95/5 powders were obtained directly from the as-synthesized gels by one-step pyrolysis process at 450 °C for 10 h. Perovskite phase was formed at about 450 °C and no distinct intermediates were obtained. There were some carbonates as impurities but they did not affect the formation of the complete perovskite phase of PZT 95/5 ceramics after sintering at 1,100–1,150 °C for 2 h. The decomposition of few organic residues among the one-step pyrolyzed powders could form uniform porous structure and the formation mechanism of porous ceramics was also presented.