pmnpznpzt四元系压电陶瓷显微结构与电性能的研究

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1、西北工业大学硕士学位论文摘要本文通过固相反应合成法制备了Pb(MnU3Nb2r)03-Pb(Zn,r3Nb2,3)03-PbTiO,-PbZrO3(简称PMN-PZN-PZT)四元系压电陶瓷，系统的研究了预烧温度、成分及Sr,Si02掺杂对四元系陶瓷显微结构及电性能的影响规律。主要内容如一「:比较了850`C,900℃两个预烧温度对PMN-PZN-PZT压电陶瓷相结构、显微形貌及电性能的影响。研究发现，900℃预烧粉体的焦绿石相含量少于850预烧粉体的焦绿石相含量，说明提高预烧温度可以促进离子的均匀扩散;900℃预烧1200℃烧结的陶瓷无焦绿石相生成，而850℃预烧的陶瓷仍含有少量的焦绿

2、石相;计算晶格常数发现，900℃预烧陶瓷的晶格常数要小于8500C预烧陶瓷;对电性能进行比较分析发现，900℃预烧陶瓷的电性能要优于850℃预烧陶瓷的电性能。固定PMN-PZN与PZT的比例为2:8,PZ与PT的比例保持52:48，研究了PMN含量的相对变化对陶瓷的显微结构及性能的影响。结果表明:PMN的增多使陶瓷的晶体结构从四方相过渡到三方相，准同型相界的位置在PMN含量为6mo1%处，在此处，电性能发生了突变，压电常数、介电常数及机电祸合系数达到极大值，而介电损耗达到最大值，机械品质因数达到最小值。由于PMT属于“硬性”掺杂物，PMN的增加将使PMN-PZN-PZT陶瓷的介电常数、压

3、电常数降低，机械品质因数升高。由于Zn-O的结合能要大于Mn-O的结合能，Mn离子在氧八面体偏位处的稳定性较低，自发极化定向不稳定，较低的热运动能即可摧毁其铁电态，故PMN的居里点低于PZN的居里点，因此，随着PMN的增多，PMN-PZN-PZT压电陶瓷居里点下降。对PMN-PZN-PZT压电陶瓷进行了Sr离子掺杂，Sr离子半径小于Pb离子半径，Sr离子的加入导致陶瓷的晶体结构发生畸变，使晶体结构从三方相转变为四方相。随着Sr离子的增多，陶瓷的介电常数、压电常数及机械品质因数都得到了提高，而机电祸合系数略有降低。在具有良好性能的配方的基础上，添加了Si02。研究发现，Si02在烧结前期作

4、为助熔剂降低了陶瓷的烧结温度，在烧结后期又溶入到主晶格，起到掺杂改性的作用。掺杂Si0:含量为0.05wt%.压电常数、介电常数及介电损耗均达到了最大值，随着Si02含量的增多，陶瓷中出现了非晶相，恶化了陶瓷的电性能。关键词:PMN-PZN-PZT压电陶瓷，离子掺杂，相结构，显微相貌，电性能，居里温度西北工业大学硕士学位论文ABSTRACTPb(Mnt/3Nb2/3)03-Pb(Zn=3Nb213)03-PbTiO-,-PbZrO3(PMN-PZN-PZTforshort)quaternarypiezoelectricceramicswerepreparedbythesolid-stat

5、ereaction.Theeffectofcalciningtemperature,PMNcontentandSr,SiO,dopantsonthemicrostructureandelectricalpropertieswereinvestigatedsystematicaly.Themaincontentsofthispaperwerelistedasfollows:ThePMN-PZN-PZTceramicswerecalcinedat8500Cand9000C.Theexperimentalresultswereshownasfollows:thepowdercalcinedat

6、9000Chadlesspyrochlorephasethanthatcalcinedat8500C,whichsuggestedthatthehighertemperatureleadstothehomogeneousdistribution;the1200`Csinteredsamplescalcinedat9000Chadnopyrochlorephasewhereasthesamplewith12.5mo1%PMNcalcinedat850'Chadalitlepyrochlorephase;calculatingresultsoflatticeconstantrevealedt

7、hatthelatticeconstantsof9000Csamplesislargerthan850`Csamples;comparingtheelectricalpropertiesofthesamplescalcinedat900'Cand850`C,wefoundthattheformeristhebetter.Fixedratioas2:8betweenPMN-PZNandPZT,theeffectofthevariati