大功率高穩(wěn)定性壓電陶瓷材料的研究.pdf

1、本論文運用傳統(tǒng)的高溫固相反應(yīng)法合成了Pb(Sn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3四元系壓電陶瓷，通過改變該系統(tǒng)的組成、進行添加改性和調(diào)整工藝等來實現(xiàn)大功率高穩(wěn)定性壓電陶瓷材料的高機械品質(zhì)因數(shù)、高機電耦合系數(shù)、高壓電系數(shù)、高強場下的低損耗以及良好的溫度和時間穩(wěn)定性的要求。 該系統(tǒng)材料在960℃左右的預(yù)燒溫度，1260℃附近的燒結(jié)溫度下，并運用二次合成方法的工藝條件下得到材料的微觀、

2、介電和壓電性能較佳。最佳的極化溫度為130℃，極化時間為30min，極化場強為3kV/mm。 隨著Sr2+、Ba2+的A位固溶量的增加，雖然一定程度上提高了壓電性能，但是卻大大降低材料的居里點溫度Tc，這就限制了材料的實際應(yīng)用。Cr的摻雜使得d33和ε33T/ε0隨其添加量的增加而增大，當加入量為0.5wt％時達到最大，然后隨著鉻的量增加而下降。結(jié)合XRD、SEM和EPR等分析手段分析，Cr的摻雜量較小時，高價鉻在材料中起主導地

3、位。當增大Cr的摻雜量時，漸漸低價起到主要摻雜改性的作用。并且Cr含量超過0.7wt％時，就大于了Cr在該系統(tǒng)中的“溶解度”，剩余的Cr會聚積在晶界，阻礙晶粒的長大，導致材料性能的惡化。強場性能分析表明Cr的摻雜會使材料的介電損耗有些增大。Cr的摻雜會明顯提高PSN-PZN-PZT材料的溫度和時間穩(wěn)定性。 綜合比較，較好的實驗結(jié)果是在PSN-PZN-PZT材料中添加0.5wt％Cr，各項性能參數(shù)分別為：壓電常數(shù)d33=350pC