低損耗PMS-PZT壓電陶瓷材料的研究.pdf

1、低損耗低損耗PMSPZT壓電陶瓷材料的研究壓電陶瓷材料的研究StudyofLowlossPMSPZTPiezoelectricCeramics學科專業(yè)：材料學研究生：徐青指導教師：孫清池副教授天津大學材料科學與工程學院二零一三年十二月摘要近年來，由于壓電馬達、壓電變壓器、壓電換能器以及超聲電機的普遍使用，大功率壓電陶瓷材料逐漸成為了近期的研究熱點。本文旨在探討研制超聲電機用大功率低損耗壓電陶瓷，要求材料不僅具有較好的壓電介電性能，而且具

2、有低的介電損耗。為了實現(xiàn)上述要求，實驗選取一種性能較好的三元系銻錳鋯鈦酸鉛PMSPZT壓電陶瓷配方，在此基礎(chǔ)上進行摻雜改性、制備工藝等方面的研究。本文采用傳統(tǒng)固相法制備了Pb1.02(Mn13Sb23)x(Zr0.47Ti0.48)(1x)0.95O3三元系壓電陶瓷，討論了不同的錳銻摻雜量對體系綜合性能的影響，結(jié)合X射線衍射（XRD）對試樣的晶相分析，以及由掃描電子顯微鏡（SEM）觀察到的試樣表面微觀形貌，斷定：該體系壓電陶瓷的準同型相

3、界位于x=0.05附近，此時獲得最佳的綜合性能：壓電系數(shù)d33=340pCN，機械品質(zhì)因數(shù)Kp=0.585，相對介電常數(shù)εT33ε0=1369，介電損耗tanδ=0.31%，居里溫度Tc=320℃。在上述配方Pb1.02(Mn13Sb23)0.05Zr0.47Ti0.48O3的基礎(chǔ)上，對體系進行了制備工藝的探索和優(yōu)化。具體包括：極化工藝、合成方法、成型方式。最佳的極化條件為：3kVmm的極化電場，140℃硅油中極化20min，保壓降溫至

4、120℃，選取合適的極化條件能有效地提升壓電陶瓷的壓電介電性能；傳統(tǒng)固相氧化物是最佳的合成方法，簡單易行，且能獲得優(yōu)異的性能；最佳的成型方式為冷等靜壓成型，成型壓力為360MPa，與干壓成型樣品相比，冷等靜壓成型樣品具有較小的晶粒和較高的密度，使材料的介電損耗大幅度的降低，進一步實現(xiàn)了綜合性能的提升。工藝的改進使體系的性能進一步提升，各項參數(shù)為：d33=353pCN，tanδ=0.20%，εT33ε0=1659。本文還對上述配方進行了摻