鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛壓電陶瓷的制備及其鐵電性能研究.pdf

1、鈮鎂酸鉛基鐵電陶瓷是一類重要的功能陶瓷，其優(yōu)異的壓電性能、電致伸縮性能、可觀的介電常數(shù)以及相對(duì)低的燒結(jié)溫度使其成為新一代壓電元器件、高性能致動(dòng)器和高效換能器的理想材料，是當(dāng)今國(guó)際電介質(zhì)研究最引人注目的領(lǐng)域。該系鐵電陶瓷在目前的研究過程中仍存在電致伸縮應(yīng)變量小，溫度穩(wěn)定性差，壓電系數(shù)還有待提高等問題。
　　本文以(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(簡(jiǎn)稱PMN-PT)陶瓷體系為研究對(duì)象，采用鈮鐵礦預(yù)合成法成功制

2、備出了純鈣鈦礦相的PMN-PT陶瓷，并對(duì)其相組成、顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與表征。分別研究了組分變化、燒結(jié)溫度以及退火處理對(duì)該系陶瓷相關(guān)鐵電性能的影響，探討了A位摻雜(Ba2+摻雜)對(duì)(1-x)PMN-xPT陶瓷體系和B位摻雜(Mn4+和Cr3+摻雜)對(duì)0.7PMN-0.3PT陶瓷相關(guān)鐵電性能的影響，并以提高PMN-PT陶瓷的電致伸縮溫度穩(wěn)定性為目的，研究了退火和摻雜對(duì)其溫度穩(wěn)定性的影響。
　　研究結(jié)果表明:1)PMN-PT陶瓷的準(zhǔn)同型

3、相界(MPB)位于PT含量為0.3mol附近，此時(shí)贗立方相與四方相共存。2）隨著PT含量的增加，陶瓷在外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下鐵電疇經(jīng)歷了微疇→亞微疇→不規(guī)則宏疇→規(guī)則宏疇等一系列演變，并逐漸由弛豫型鐵電體向正常鐵電體過渡，MPB處陶瓷具有最大的εmax值和最大的電致應(yīng)變量，0.9PMN-0.1PT組分顯示出了優(yōu)異的電致伸縮性能。3）PMN-PT的最佳燒結(jié)溫度隨PT含量的增加而升高。4)PT含量遠(yuǎn)低于0.3mol，陶瓷相關(guān)鐵電性能對(duì)燒結(jié)溫度很敏感。

4、PT含量等于0.3mol，陶瓷性能受燒結(jié)溫度的影響較小。PT含量遠(yuǎn)大于0.3mol，燒結(jié)溫度越高，陶瓷的鐵電介電性能越好。5)對(duì)組分在0.1molPT附近的PMN-PT陶瓷進(jìn)行A位Ba2+摻雜，發(fā)現(xiàn)摻雜會(huì)減小陶瓷的電滯損耗及平均居里溫度，并降低d33值。6）在0.7PMN-0.3PT試樣中摻入不同含量的MnO2，顯著增大了陶瓷的燒成致密度和平均晶粒直徑，同時(shí)電滯及介電損耗大大降低，d33值提高。但是，摻雜量不宜超過1mol％，否則會(huì)惡化