Sr、Mn离子掺杂PMS-PZT压电陶瓷相组成与性能研究

针对聚焦超声换能器用压电陶瓷,采用传统的固相法制备Pb1.04(Mn1/3 Sb2/3)0.05 Zr0.47 Ti0.48 O3+x％SrCO3+y％MnO2(x+y=0.3)(PMS-PZT)三元系压电陶瓷.使用正交实验分析方法研究添加不同比例的Sr、Mn离子后PMS-PZT压电陶瓷电学性能的变化.讨论了在准同型相界(MPB)随着掺杂元素相对含量的改变对压电陶瓷的相对介电常数εr、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm和压电常数d33的影响.通过研究发现:在900℃煅烧,1180℃烧结保温2 h,当x=0.15时,三方相和四方相共存且三方度最大,得到综合性能优良的压电陶瓷材料:密度 ρ=7.84 g/cm3、压电常数d33=336 pC/N、机械品质因数Qm=1889、机电耦合系数kp=0.63、相对介电常数εr=1479,采用此工艺制备的压电陶瓷完全满足高强度超声换能器用的压电材料.     

La置换Pb对Sb掺杂PZT压电陶瓷介电和压电性能的影响

研究了Pb1–xLax(Zr1–yTiy)1–x/4O3+1.5%(质量分数)Sb2O5陶瓷(PLSZT)的介电、压电性能及其微观结构,获得了高压电性能、小晶粒尺寸的压电陶瓷材料。结果显示:x≤5%时,晶体结构为纯钙钛矿相;x>5%时,为钙钛矿和焦绿石两相混和物。随着x的增大,介电常数和压电常数均呈现先增大后减小的趋势。介电常数在x=6%、y=0.45时最大,最大介电常数εmax≈3900,介电损耗tgδ≈1.8%;压电性能在x=4%、y=0.45时最强,压电应变常数d33≈600pC/N,径向机电耦合系数kp≈0.7,厚度机电耦合系数kt≈0.51,此时的平均晶粒尺寸约为2μm。     

MgO掺杂对功率型PZT压电陶瓷性能的影响

通过掺入不同比例的MgO,采用固相烧结法,制备出一种Pb0.95 Sr0.05(Zr0.525 Ti0.475)O3+1.1 mol％ CaFeO5/2+0.3mol％ Fe2O3+0.2mol％ Li2CO3+xmol％ MgO压电陶瓷材料.实验表明:适量MgO掺杂可以改善材料压电介电性能,在保持较高压电性能基本不变的前提下,提高机械品质因数Qm,降低介电损耗tanδ.当x=0.2时,陶瓷的综合性能最佳,具体性能参数为:压电应变常数d33=254 pC/N,平面机电耦合系数Kp=54.5％,相对介电常数εT33/ε0=960,介电损耗tanδ=0.34％,机械品质因子Qm=822.其性能满足大功率压电器件的要求,能较好地应用于压电变压器、超声换能器等器件中.     

(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-Fe2O3无铅压电陶瓷的性能研究

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15) (Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-xmol％Fe2O3(简写为BCTZS-xFe)无铅压电陶瓷.研究了不同掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电、铁电及压电性能的影响.结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,少量掺杂能使晶粒长大,提高电性能.在x=0.025时,具有最佳的综合电性能,压电常数d33 =515 pC/N,机电耦合系数kp=48.2％,机械品质因数Qm =182,2Pr=18.2 μC/cm2,2Ec =4.3 kV/cm,介电常数εr=5175.     

PMS-PNN-PT压电厚膜陶瓷材料的研究

利用丝网印刷的方法制备了一种新型复合添加Pb(Mn1/3Sb2/3)O3、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3、碱土金属CaCO3、Bi2O3改性PbTi O3压电厚膜陶瓷材料。制得的厚膜膜厚为50~80μm,并具有高压电活性、大压电各向异性、低介电常数及小的介质损耗。分析了预烧粉末和厚膜样品的相结构组成,研究了烧结温度对厚膜陶瓷材料的密度ρ、压电常数d33、厚度机电耦合系数Kt、相对介电常数εr和介质损耗tgδ的影响,结果表明,预烧粉末在850℃下出现了焦绿石相;随着烧结温度的升高,ρ、d33、Kt和εr都是先增大后减小,tgδ先减小后增大。制得了ρ=4.0g/cm3、d33=63.5pC/N、Kt=0.52、εr=143、tgδ=0.009的压电厚膜陶瓷材料。     

Cr2O3掺杂Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3压电陶瓷的性质

探讨了Cr2O3掺杂对锑锰锆钛酸铅Pb（Mn1/3Sb2/3）0.05Zr0.47Ti0.48O3（简称PMSZT）压电陶瓷性能影响.通过X射线衍射,电子顺磁共振以及扫描电镜分析了PMSZT＋z Cr2O3（z=0.2%～0.8%,质量分数）陶瓷的相组成,元素价态以及显微结构.结果表明：合成温度900℃保温2 h后,可以得到钙钛矿结构.随着Cr2O3掺杂量的增大,四方相的含量减少,准同相界向三方相移动.掺杂Cr2O3的质量分数为0.6%时：相对介电常数εr=1 650,介电损耗tanδ=0.006,压电常数d33=328 pC/N,机电耦合系数Kp=0.63,机械品质因数Qm=2 300,电性能优于Cr2O3掺杂量为0.2%,0.4%,0.8%的样品,但比未掺杂时的稍差.随着Cr2O3掺杂量的增加,PMSZT陶瓷的Curie温度降低,谐振频率变化率随温度变化由正变负.     

碳酸锂掺杂对PFN-PNN-PZT陶瓷微结构和电学性能的影响

采用传统固相烧结法制备了(1-x)Pb[(Fe1/2Nb1/2)0.1(Ni1/3Nb2/3)0.45(Zr0.3Ti0.7)0.45]O3-xLi2CO3(PFN-PNN-PZTxLi,x=0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)压电陶瓷,研究了不同Li2CO3含量(x)对陶瓷微观形貌、相结构、介电、压电和铁电性能的影响。X射线衍射和扫描电子显微镜分析表明:制备的陶瓷样品均为单一钙钛矿结构,未探测到其他杂相;随着Li2CO3含量的增加,陶瓷的晶体结构从三方相向四方相转变。电学性能测试表明:Li2CO3掺杂几乎不影响PFN-PNN-PZT陶瓷的特征Curie温度,但能显著提高介电温度系数γ;随着Li2CO3掺杂量的增加,陶瓷压电常数d33和机电耦合系数kp降低,而相应的机械品质因数Qm和矫顽场Ec增大,说明Li2CO3表现为"硬性"掺杂特点;当x=1.5%时,1 200℃烧结2h的陶瓷具有相对较好的电学性能:d33=820pC/N,kp=0.63,相对介电常数εr=6 628,tanδ=0.028,介电温度系数γ=17%,Qm=52.6,Ec=4.48kV/cm。     

掺杂物对PSN-PSZT系统准同型相界附近的介电和压电性能的影响

采用传统含铅压电陶瓷工艺制备了不同掺杂物 (La2 O3、MnO2 、MnCO3、SiO2 )掺杂 0 .0 2Pb(Nb1 2 Sb1 2 )O3- 0 .98Pb0 .84 7Sr0 .1 53(Zr0 .55Ti0 .4 5)O3系压电陶瓷材料 (简称PSN -PSZT)。研究了不同掺杂物对PSN -PSZT系准同型相界附近的介电和压电性能、频率温度系数的影响 ,得到了滤波器振子用压电材料 ,其性能为 :平面机电耦合系数Kp=5 6 % ,机械品质因数Qm=5 6 0 ,介质损耗tgδ为 0 .9% ,相对介电常数 (εr)为 195 0 ,频率温度系数TKfr=30ppm ℃ ,同时研究了不同掺杂物样品的电滞回线特征 ,探讨了掺杂物作用机理。     

不同压电陶瓷体积分数对1-3-2型压电复合材料性能的影响

以环氧树脂为基体,铌镁锆钛酸铅[0.375Pb(Mg1/3Nb2/3)O3·0.375PbTiO3·0.25PbZrO3,PMN]为压电功能体,采用切割-浇注法制备了1-3-2型压电复合材料.分析讨论压电陶瓷体积分数(φ,下同)对1-3-2型压电复合材料压电性能、介电性能及声阻抗的影响.结果表明:随着PMN的φ的增加,复合材料的压电应变常数(d33)和声阻抗(2)增大;相对介电常数(εr)几乎呈线性增加,且当PMN的φ为47.47%时,复合材料的εr=1 660,远小于纯PMN陶瓷的(εr=4000).压电电压常数(g33)及介电损耗(tan δ)则呈下降趋势;与PMN相比较,1-3-2型压电复合材料厚度方向的谐振明显增强,机械品质因数(Qm)显著降低;随着PMN的φ的增加,复合材料的平面机电耦合系数(Kp)减小,而厚度机电耦合系数(Kt)增加.     

W、Zr共同掺杂对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的影响

采用传统固相烧结法制备了0.94(Na0.535K0.48)Nb1–x(W0.5Zr0.5)xO3–0.06Li Sb O3(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)无铅压电陶瓷,其中,钨和锆以摩尔比为0.5:0.5组成掺杂共同体取代Nb,改变(W0.5Zr0.5)掺杂量x,观察钙钛矿结构B位异价元素的掺杂对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的影响。结果表明:陶瓷的晶体结构随着x的增加由四方相转变为正交相,晶格间距减小。掺杂量x=1%时,陶瓷的综合性能良好,压电常数为203 p C/N,机电耦合系数为0.309,相对介电常数为813,Curie温度为350℃,烧结性能也得到了提高。     

压电材料的研究和应用现状

简要介绍了压电材料的发展历史,详细叙述了压电陶瓷、压电单晶、压电复合材料及压电聚合物的发展状况,并对压电材料对日常生活的影响及其目前的研究热点做了概括。     

热压法制备压电陶瓷／聚合物复合材料及性能研究

采用热压法分别制备了PZT／PVDF,PT／PVDF O-3型压电复合材料,所得材料具有较高的压电常数和良好的可柔性加工性能。并分析了无机压电陶瓷种类、含量对复合材料介电性能和压电性能的影响。     

高d33PLZT压电陶瓷的制备及性能研究

制备了高性能的PLZT系列压电陶瓷,测量了其压电性能,探讨了掺杂、工艺制度对材料性能的影响,观察了材料的形貌及断口情况。     

压电陶瓷在显示技术中的应用

本文首先阐述了压电陶瓷显示器的工作原理,压电陶瓷显示器利用压电陶瓷的逆压电效应,采用压电陶瓷驱动器作为像素驱动源.其次,介绍了显示器用压电陶瓷驱动器的制备工艺,分析了显示器用压电陶瓷可用的材料体系.最后,对制约陶瓷显示器发展的关键技术作了探讨.     

压电陶瓷变压器的研究

近年来随着压电变压器新材料的不断发现,新工艺的不断产生,其应用领域在不断拓宽,压电变压器开始进入一个大规模实用开发的新阶段.本文对目前压电变压器的主要形式及工作原理作了较为详尽的分析和阐述,并对压电陶瓷变压器的基本构成、制备工艺过程、目前使用领域以及将来应用前景作了介绍,指出了压电变压器今后发展的方向及有待解决的问题.     

压电变压器用锆钛酸铅压电陶瓷材料的研究

综述了压电变压器的原理、其材料的研究进展,分析了其在现阶段存在的问题,并展望了其发展方向.     

材料的压电性及压电陶瓷的应用

概述了材料的压电性，给出了压电方程式，并对压电陶瓷的结构、制备工艺、应用及前景做了阐述。介绍了压电陶瓷在换能器和压电振子上的应用，着重阐述了作为压电变压器使用时的原理和应用情况。     

无铅柔性压电复合材料进展

压电复合材料是20世纪70年代发展起来的一种多用途功能复合材料。由于环保、材料使用性能和器件形态与成型工艺要求的提高,对无铅,超薄型、异型、大面积可柔性加工的压电复合材料的研究已成当务之急。从压电复合材料的基本概念、结构与性能关系,特殊加工工艺设计需要等出发,在总结回顾压电复合材料进展的基础上,综合相关学科的理论与实践新成果,对如何开拓新型无铅柔性压电复合材料与技术进行了综述。引用文献19篇。     

LixNa(0.52-x)K0.48NbO3无铅压电陶瓷性能研究

采用普通的固相烧结方法制备了LixNa(0.52-x)K0.48NbO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的显微结构及压电性能。随着Li含量的增加陶瓷烧结温度降低,相结构逐渐由正交相向四方相转变。在x=0.05时,压电常数d33达到117pc/N,平面机电耦合系数kp为36.4%,介电损耗tanδ为0.032。     

PZT压电陶瓷机电耦合系数之间的关系

基于压电方程组导出了厚度伸缩振动机电耦合系数K_1与其它振动模式机电耦合系数的关系式。在满足d_(31)/d_(32)(?)S_(13)~F/S_(32)~E的条件下得到了K_t与K_(?)、K_(?)之间的简单关系式。利用此式计算了PZT压电陶瓷的K_(?)与组成的关系。理论计算结果与实验结果基本相符。