PZT基鈣鈦礦型固溶體陶瓷在準(zhǔn)同型相界附近的組成和性能研究.pdf

1、大量研究表明Pb(Zr,Ti)O3(PZT)基鈣鈦礦型固溶體陶瓷在準(zhǔn)同型相界(MPB)附近的組成通常具有優(yōu)異的電學(xué)性能,故本論文的研究工作將主要針對兩種PZT基的多元體系進(jìn)行研究,以此來探索PZT基多元體系在MPB附近的組成和性能之間的關(guān)系。
　　本論文第一部分工作選取PSbN-PZN-PZT四元系陶瓷作為實(shí)驗(yàn)對象,研究了Zr/Ti比、燒結(jié)工藝和極化效應(yīng)對陶瓷性能的影響,并對PSbN-PZN-PZT體系陶瓷進(jìn)行了La3+摻雜改性研

2、究,最終獲得了綜合性能較好的陶瓷材料。通過對0.02PSbN-0.2PZN-0.78PZxT1-x陶瓷的研究發(fā)現(xiàn),Zr/Ti比對相結(jié)構(gòu)、微觀形貌、介電、壓電與鐵電性能都有較大的影響。隨著Zr/Ti比的增加,物相由四方相向三方相轉(zhuǎn)變,在Zr/Ti=0.50/0.50時(shí)處于MPB的位置,并表現(xiàn)出最佳的性能:ρv=7.97 g/cm3,εT33/ε0=2433,tanδ=1.77％,d33=520 pC/N,kp=0.64,Tc=284℃,

3、Pr=32.3μC/cm2,Ps=40.3μC/cm2以及Ec=1.47 kV/mm。對該組成進(jìn)行燒結(jié)研究發(fā)現(xiàn),1260℃下燒結(jié)的樣品晶粒致密、介電壓電性能最佳。隨后探討了極化條件對1260℃下燒結(jié)樣品性能的影響,確定了最優(yōu)極化工藝參數(shù):電場3 kV/mm、120℃硅油浴、時(shí)間20 min。
　　對(Pb0.93-3x/2Sr0.05Ba0.02Lax)[(Sb0.5Nb0.5)0.02(Zn1∕3Nb2∕3)0.20(Zr0.5

4、35Ti0.465)0.78]O3壓電陶瓷的研究表明:La3+的摻雜沒有改變基體的相結(jié)構(gòu),但對介電壓電性能提升明顯,同時(shí)也顯著降低了材料的Tc。結(jié)合Tc及電性能發(fā)現(xiàn),x=1 mol%時(shí)的綜合性能最好,此時(shí)Tc=163℃,εT33/ε0=4033,tanδ=2.72%,d33=630 pC/N,kp=0.565及Qm=43。對其進(jìn)行低溫?zé)崽幚硌芯堪l(fā)現(xiàn)其對介電、壓電性能及顯微結(jié)構(gòu)的影響不大。
　　其次基于PZT及Bi(Mg1/2Ti1

5、/2)O3-PbTiO3(BMT-PT)在MPB處具有較高的居里溫度Tc和較好的電性能,故本論文第二部分選取了xBMT-(0.56-x)PZ-0.44PT為實(shí)驗(yàn)對象,探討了BMT含量對相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、介電弛豫行為及介電、鐵電和壓電性能的影響。研究結(jié)果表明:隨 BMT的增加,該體系發(fā)生了從菱方相到四方相的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,當(dāng)x=0.08時(shí)處于MPB的位置。此外還經(jīng)歷了正常-弛豫-彌散的鐵電相變過程,Tm的變化則較為復(fù)雜。電性能測試結(jié)果表明,在位于MP