BZT-BCT無鉛壓電陶瓷的居里溫度移動(dòng)研究.pdf

1、Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZT-BCT)基無鉛壓電陶瓷體系在室溫下具有優(yōu)良的壓電性能，被認(rèn)為是最有可能替代 PZT壓電陶瓷的一類材料。但是該類材料的居里溫度很難超過93 oC，其摻Sn的改性體系50 Ba(Ti0.8Zr0.12Sn0.08)O3-50(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZST-BCT)居里溫度低至85 oC以下，造成應(yīng)用溫度范圍狹窄，難以得到實(shí)際應(yīng)用。所以本文采用傳統(tǒng)固相法制

2、備以 BZT-BCT為基底的無鉛壓電陶瓷，研究了兩種移動(dòng)居里點(diǎn)的機(jī)制。一種是摻雜高居里點(diǎn)鈣鈦礦材料 Ba(Cu1/2W1/2)O3(BCW)；另一種是用Ge元素取代引起低居里點(diǎn)的Zr元素。
　　研究發(fā)現(xiàn)，BZST-BCT中BCW的摻雜量為0.2 mol％為最佳摻雜點(diǎn)。該摻雜點(diǎn)制備的壓電陶瓷在室溫下的壓電常數(shù)最高，達(dá)453 pC/N，機(jī)電耦合系數(shù)達(dá)48%。相對(duì)介電常數(shù)整體較沒有摻雜 BCW時(shí)顯著提高。居里溫度由82.5 oC提升至8

3、7.5 oC。BCW摻雜濃度進(jìn)一步提高，居里溫度變化不大，壓電性能卻會(huì)逐漸降低。
　　研究Ge添加Ba(Zr0.2-xGexTi0.8)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3(即BZGxT-BCT)時(shí)發(fā)現(xiàn)，體系的最佳燒結(jié)溫度為1350 oC。Ge添加量較低時(shí)可促進(jìn)室溫下壓電常數(shù)的提升，高添加時(shí)對(duì)壓電常數(shù)不利。壓電常數(shù)最高的點(diǎn)為x=0.02,此時(shí)體系在室溫下正好處于MPB相，且靠近三臨界點(diǎn)，所以該點(diǎn)最容易被極化，因此室溫下具有最佳壓

4、電常數(shù) d33=510 pC/N，該點(diǎn)處的居里溫度也較沒有摻雜Ge時(shí)的93 oC提升至99.8 oC。但是居里溫度隨 Ge含量的增加持續(xù)上升，直到 x值較高時(shí)居里溫度隨 x的增加提升速率變緩。在x=0.16處居里溫度Tc高達(dá)127.5 oC，并保持d33=103 pC/N。XRD測(cè)試表明當(dāng)x≤0.04，Ge能夠完全進(jìn)入晶格形成固溶體，當(dāng)x≥0.6體系會(huì)產(chǎn)生雜相，且雜相逐漸增多，SEM測(cè)試進(jìn)一步證實(shí)了高摻雜時(shí)雜相的形成。雜相的生成對(duì)體系的