镨掺杂对锆钛酸铅压电陶瓷性能的影响

用固相反应法制备了镨掺杂锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷,研究了镨掺杂对材料性能的影响。样品是在锆钛比为变量，镨含量为3％（摩尔比），制备工艺相同的条件下进行的。对其压电和介电性能测试结果表明：与未掺杂PZT相比，掺镨后的PZT相界发生了移动，即移向了富锆的一端，其在锆钛比约为1.17-1.27之间；居里温度Tc随锆钛比的增加而降低，在本研究的系统内，锆钛比最小和最大时分别为1.04和1.50，其相应的居里温度分别为330℃和278℃；压电系数d33、机电耦合系数kp及介电常数ε/ε0均在1．17处达最大值，d33=420pC/N,k0=0.53;极化前的ε/ε0达1400，极化后ε33^T/ε0达2000；介电损耗tanδ随锆钛比的增加呈上升趋势，而机器品质因数Qm大幅度下降，在锆钛比为1．17处达最小值75。     

PNW对PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

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;随着PNW含量的增加,陶瓷晶粒逐渐长大;研究了室温下PNW含量对介电性能和压电性能的影响,实验表明,随着PNW含量的增加,介电常数rε、机电耦合系数kp和压电常数d33先增加,PNW含量为0.02 mol时分别达到最大值,然后降低;随着PNW含量的增加,介电损耗tanδ一直增加,机械品质因数Qm和居里温度TC始终降低。PNW含量为0.02 mol的压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器。其性能为:rε=2 138,tanδ=0.005 8,kp=0.61,Qm=1 275,d33=380 pC/N和TC=205℃。     

PMS-PZT压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了PMS-PZT三元系压电陶瓷,分析了其粉体和陶瓷样品的相结构组成,测试结果表明在预烧粉体中随着PMS含量的增加,焦绿石相也增加,在所有陶瓷样品中均为100%的钙钛矿结构;研究了室温下PMS含量对相对介电常数er、介质损耗tgd、居里温度tC、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm和压电常数d33的影响,实验表明随着PMS含量的增加,材料逐渐变硬,er、tC、kp和d33逐渐减少,tgd和Qm逐渐增加。     

PMS对PBSZT压电陶瓷结构与性能的影响

采用传统固相合成法制备了Pb(Mn1/3Sb2/3)O3掺杂的(1–x)(Pb0.92Ba0.02Sr0.06)(Zr0.52Ti0.48)O3-xPb(Mn1/3Sb2/3)O3[xPMS-(1–x)PBSZT]压电陶瓷。通过XRD、SEM和准静态d33仪等手段探讨了PMS掺杂量对xPMS-(1–x)PBSZT陶瓷样品的相结构、显微结构和电性能的影响。结果表明:适量的PMS掺杂有助于降低陶瓷样品的烧结温度,x=0.01的样品在1 230℃烧结具有最大体积密度7.83 g/cm3。当x=0.02时,其具有最佳综合电性能,主要参数为:d33=349pC/N,kp=0.592,εr=1 587,tanδ=0.46%。     

压电马达用压电陶瓷的研究

采用传统的电子陶瓷工艺制备了高性能四元系压电陶瓷 (PZN- PMS- PZT- r Mn O2 )。考察了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷的介电性能和压电性能的影响 ,即室温介电常数 ε、介电损耗 tanδ、居里温度 Tc、机电耦合系数 kp、压电常数 d33和机械品质因数 Qm。随着 Mn含量的增加 ,ε和 tanδ均减小 ;由于内偏置场的影响 ,居里温度 Tc随锰含量的增加而增加。kp 和 d33随 Mn含量的增加而减小 ;而 Qm 表现出较复杂的变化规律 ,随 Mn含量的增加 Qm先增加 ,当 r=0 .2 %时 ,达到最大值 10 0 0 ,当 r>0 .2 %时 ,Qm 下降。实验结果表明 :当 r=0 .2 %的锰掺杂压电陶瓷比较适合制作压电马达 ,其压电性能为 ε=12 0 0、tanδ=0 .0 0 4、Tc=349°C、kp=0 .6 0、d33=380 p C/ N和 Qm=10 0 0     

预烧温度对0.363BiScO3-0.637PbTiO3高温压电陶瓷性能的影响

研究了不同预烧温度对反应烧结0.363BiScO3-0.637PbTi O3陶瓷的微观结构及压电介电性能的影响。根据0.363BiScO3-0.637PbTi O3的配方,通过热失重-差热分析判断Sc2O3、Bi2O3、Pb3O4、Ti O2粉末混合物分解、化合反应点和预烧温度范围;运用XRD、SEM研究了不同预烧温度下制备陶瓷样品的微观结构;通过压电介电性能测试,确定出最佳预烧工艺条件。结果表明,最佳的预烧条件为740℃保温2 h。经1 080℃、2 h烧成陶瓷的压电常数d33=308 pC/N,机电耦合系数kp=0.437,介电常数ε3T3/ε0=1 560,介电损耗tanδ=0.021,退极化温度TD=460℃。在此工艺条件下,该陶瓷性能优良、制备重复性好,在高温压电陶瓷传感器、换能器等方面显示出实用化前景。     

Zr/Ti比及Sr掺杂对PNN-PSN-PMN-PZT压电陶瓷性能的影响

采用固相烧结法制备了五元系PNN-PSN-PMN-PZT压电陶瓷,通过X线衍射(XRD)研究了组分不同Zr/Ti比的相结构,并研究不同Zr/Ti比和Sr掺杂量对组分介电、压电性能的影响。研究表明,组分的相结构均为单一的钙钛矿结构;随着Zr/Ti比的增加,组分的相结构由三方相向四方相转变,且组分的准同型相界位于r(Zr)/r(Ti)=0.98附近;在r(Zr)/r(Ti)=0.98的组分中掺杂Sr发现,随着Sr含量的逐渐增加,压电陶瓷的介电和压电性能先增加后减小,当x(Sr)=4.0%时,介电和压电性能出现极大值,即介电常数ε~T_(33)/ε_0=3 578,压电常数d_(33)=652pC/N,机电耦合系数k_p=0.81,品质因数Q_m=65,介电损耗tanδ=1.72%,居里温度T_C=191℃,且具有典型的介电弛豫特性。     

BNKT BZN无铅压电陶瓷的制备及电学性能研究

采用传统固相法制备得到(0.8-x) Bi0.5 Na0.5TiO3-0.2Bi0.K0.5TiO3-xBi(Zn2/3 Nb1/3)O3(摩尔分数0≤x≤0.06)(简称(0.8-x)BNT-0.2BKT-xBZN)无铅压电陶瓷.利用XRD、SEM等测试技术表征了该体系陶瓷的晶体结构、表面形貌及介电和压电性能.研究结果表明,所有组分的陶瓷样品均形成典型的钙钛矿结构;同一烧结温度下,随着Bi(Zn2/3 Nb1/3)O3含量的增加,晶粒尺寸增加;在1 180℃烧结温度保温2h的条件下,组成为x=0.02的陶瓷样品经极化后,压电常数d33=48 pC/N,相对介电常数ε33T/ε0=598.9,介电损耗tan δ=0.048 45.     

涡街流量计用压电陶瓷材料的研究

在分析Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３＋ＢｉＦｅＯ３＋Ｓｒ（Ｃｕ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３以及Ｐｂ［（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）（Ｔｉ，Ｚｒ）］Ｏ３系列压电性能的基础上，通过调整系统中的锆钛比，得到压电性能参数满足要求的涡街流量计用压电陶瓷材料。     

PZT压电陶瓷的总剂量辐照效应实验研究

采用传统固相反应法制备PZT压电陶瓷材料,并制作成平行平板无源电容器结构。在ELV-8电子直线加速器上对其进行总剂量辐照效应实验,对辐照前后PZT材料的介电和压电性能参数进行了测试和比较。实验结果表明,PZT材料平行平板电容器的压电性能抗总剂量水平可达2×108rad(Si),领先国际水平。     

纳米级PZT颗粒制备及压电性能检测

对微米级锆钛酸铅(PZT)粉体的无水乙醇溶液进行兆赫超声处理,制备PZT纳米颗粒,将试样滴于蒸金硅片上并进行烘干处理,采用压电力显微镜观测其尺寸、表面形貌及纵向压电系数.试验结果表明,试样中微米级PZT颗粒的纵向压电系数在20～40 pm/V上下浮动,纳米级PZT颗粒纵向压电系数在2～10 pm/V上下浮动,均具有压电性能.该方法为制备厚膜压电器件提供了一种可行的技术途径.     

纳米PZT粉体制备及PZT/水泥基复合材料压电性能

采用溶胶-凝胶法,结合正交试验设计,研究了不同反应条件((CH3COO)2Pb浓度、pH值、反应时间和煅烧温度)对PZT粉体结晶程度和晶粒大小的影响。用压制成型法制备出PZT压电陶瓷和PZT/硫铝酸盐水泥基复合材料。用正交极差与方差法分析了反应条件对PZT粉体物相与粒度及陶瓷片和复合材料的压电与介电性能的影响,得出粉体最佳制备工艺。结果显示:最佳反应条件为(CH3COO)2Pb浓度为15%,pH=5.0,反应时间2h,煅烧温度600℃;煅烧温度对陶瓷片及复合材料的压电与介电性能影响最显著;相应陶瓷片压电常数d33、相对介电常数εr分别为38.5pC/N、1.3;而复合材料的d33、εr分别为4.4pC/N、29.4,数值偏低可能是水泥水化不充分,结构不致密所致。     

KNNS-BNKZ无铅压电陶瓷的制备及其电性能研究

采用传统固相法中的直接合成法和两步合成法制备了0.96(K_0.48Na_0.52)(Nb_1-x_Sb_x)O_3-0.04(Na_0.82K_0.18)_0.5Bi_0.5ZrO_3(KNNS-BNKZ)无铅压电陶瓷,研究了(Bi,Na,K)ZrO_3添加方式,以及Sb摩尔分数对KNNSBNKZ材料显微组织结构和电性能的影响规律。结果表明,采用直接合成法得到的KNNS-BNKZ陶瓷在室温下为四方相,而采用两步合成法得到的陶瓷在室温下为正交-四方两相共存,且随着Sb摩尔分数的增加,陶瓷材料的密度增大,室温下的相对介电常数增大,压电常数增大,居里温度降低。采用两步合成法制备的Sb摩尔分数为0.06的KNNS-BNKZ陶瓷具有最佳电性能:室温下,相对介电常数εr=1 659,介电损耗tanδ=0.038,居里温度T_C=243℃,压电常数d_33=138pC/N。     

NBT-KBT-NN无铅压电陶瓷性能研究

采用传统陶瓷的制备方法,制备出(1-x)Na0.44K0.06Bi0.5TiO3-xNaNbO3(x=0~0.10)的无铅压电陶瓷。X-射线衍射(XRD)分析表明,所研究的组成均形成纯钙钛矿(ABO3)型固溶体,其晶体结构则随NaNbO3含量的增加由三方转变为假立方结构,并最终转变为立方结构。陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料为弛豫型铁电体,随着NaNbO3的增加,材料的弛豫性增强;采用改进的居里-外斯定理可较好地描述材料的介电常数-温度关系。测试了不同组成陶瓷的压电性能,当NaNbO5含量为0.08 mol时,陶瓷的压电常数d33和平面机电耦合系数kp比基础组成略有下降,但其介电常数3Tε3/0ε和介质损耗tanδ则有较大程度的增加。     

La和Sr的掺杂对PZT薄膜电学性质的影响

该文采用溶胶-凝胶法在LaNiO_3/Pt/Ti/SiO_2/Si基片上制备了掺杂La元素的Pb_(1-0.05)La_(0.05)ZrTiO_3(PLZT)、掺杂Sr元素的Pb_(1-0.05)Sr_(0.05)ZrTiO_3(PSZT)、掺杂La和Sr元素的Pb_(1-0.1)La_(0.05)Sr_(0.05)ZrTiO_3(PLSZT)及未掺杂的锆钛酸铅(PZT)薄膜样品。对不同掺杂情况的样品分别进行了压电系数、电滞回线、介电特性的测试。结果表明,双掺杂样品PLSZT薄膜具有比其他样品更好的铁电性能,其剩余极化强度(P_r)为13.2μC/cm~2,饱和极化强度(P_s)为28.4μC/cm~2,矫顽场(E_c)为54.8 kV/cm;双掺杂样品PLSZT薄膜的压电系数(d_(33))比其他3种样品高,达到153 pC/N。掺杂后的样品与未掺杂的样品相比,其介电常数有略微提高;单掺杂La的样品的介电特性在高频环境下更稳定。     

掺杂PZT粉料的制备及其性能研究

以硝酸盐–柠檬酸为反应体系,通过柠檬酸盐聚合燃烧法合成PZT(Pb((Zr0.52Ti0.48)O3)、PZTS(Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3)和PZTSM(Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3+0.75%MnO2(摩尔比))微粉,研究了溶液混合后发生的化学反应,并测试了利用此方法制备的PZT、PZTS和PZTSM的介电和压电性能。结果表明,与PZTS相比,PZTSM的d33(211pC·N–1)、kp(0.498)和ε/ε0(1171)都有显著提高,而tgδ(0.0035)、矫顽电场和剩余极化明显降低,同时表现出施主和受主掺杂特性。