銻鋰摻雜PZT二元每戶壓電陶瓷性能及優(yōu)化工藝的研究.pdf

1、本文選取Sb2O3摻雜的PZT二元系壓電陶瓷為研究對(duì)象,采用固相合成法制備壓電陶瓷。研究了該系統(tǒng)的最佳配比,不同添加方式對(duì)PSZT壓電陶瓷的影響:電極及金屬化溫度對(duì)PSZT壓電陶瓷性能的影響。在此基礎(chǔ)上對(duì)摻雜Li2CO3的PSZT壓電陶瓷的性能進(jìn)行了研究。
　　 結(jié)果表明:對(duì)于PSZT系統(tǒng)壓電陶瓷,Zr／Ti為52:48,燒結(jié)溫度為1200℃時(shí)性能最佳:p=7.79g／cm3,εT33／ε0=1992,tanδ=1.78％,d3

2、3=410pC／N,Kp=0.65,Tc=380℃,Td()270℃。此時(shí),晶粒發(fā)育良好,平均粒徑為2μm,晶界較為清晰。但隨著Sb2O3含量的增加,晶粒尺寸逐漸較小。
　　 不同的添加方式?jīng)]有改變PSZT壓電陶瓷的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。相比而言,外加方式壓電陶瓷的性能要顯著優(yōu)于置換方式。外加的試樣晶粒分布均勻,致密度較高,而置換的試樣晶粒大小不一,有氣孔產(chǎn)生,致密度下降。后者性能下降的原因主要是由于鉛的缺失,導(dǎo)致大量鉛空位的產(chǎn)生,從而惡

3、化了材料的性能。
　　 對(duì)于PSZT壓電陶瓷,涂有銀鈀電極試樣的性能要優(yōu)于涂有銀電極的試樣。試樣的性能隨著燒滲溫度的升高呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),在800℃時(shí)獲得最佳值。此溫度下,顯微形貌分析可知,銀電極顆粒間結(jié)合較為致密,但有獨(dú)立的孔洞出現(xiàn),而銀鈀電極顆粒間交織成類似于網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu),有利于增強(qiáng)電極層的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。由電極層與陶瓷基體的線掃描可知,電極層與陶瓷基體中形成了過渡層,且銀鈀電極較為明顯。過渡層的形成保證了電極與陶瓷基體牢固的

4、粘結(jié),使電極層具有較好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)電性。銀鈀電極試樣的性能較銀電極好,一方面是由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成,另一方面是由于鈀的加入,形成銀鈀合金,抑制了銀離子向陶瓷基體的遷移擴(kuò)散。
　　 對(duì)于Li2CO3摻雜的PSZT壓電陶瓷,分別研究了摻雜量、合成溫度以及燒結(jié)溫度對(duì)壓電陶瓷相結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)、介電壓電性能以及溫度穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:Li2CO3的加入使燒結(jié)溫度降低了30℃～50℃,當(dāng)Li2CO3摻雜量為0.05wt.％,