pzn-pzt压电陶瓷低温烧结的研究

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1、摘要PZN-PZT体系以其具有性能稳定、机电性能高、价格低廉等优点，可以广泛应用于电子元器件中，是当前压电材料领域的研究热点之一。然而，对于PzT基压电陶瓷来说，一个最大的问题就是烧结温度高于12000C，烧结温度过高存在三方面不利：第一，Pbo挥发严重，使得实际组分与设计组分偏离，污染环境；第二，实际元件需要用昂贵的金属Pd做内电极，增加成本；第三，在多层器件中要求内电极和陶瓷共烧，会发生内电极层渗入陶瓷层，降低可靠性。因此，低温烧结是解决以上问题的惟一途径。本文首先研究了烧结温度对陶瓷烧结过程、微观结构和电学性能的影响

2、。研究发现，0．5PZN一0．5PZT体系在9000C烧结时，密度较低，弥散性很强，电性能较差，材料主要以三方相为主；随着烧结温度的提高，晶粒不断长大、致密度得到提高，压电性能得到优化，导致无序省序转变和三方．四方相变；当烧结温度为1150。C时，陶瓷的密度达到最大萨8．139／era3，表征有序度的弥散因子7=1．71，此时的分子式可以写为：O．5[Pb(Zn∞Nbv3)mNbIa03]-0．5[1陆(Zro．舛砥．曲1t2Tila03】，其它性能为：昂=12000，西，=430pc／N，—嘧；0．67，肛2460c；但

3、是继续提高烧结温度后，由于Pbo挥发严重，密度下降，并出现焦绿石相，电学性能严重恶化．另外，本文着重研究了添加烧结助剂的低温烧结实验。为了实现低温烧结，采用具有较低熔点的Li2C03作为低温烧结助剂。研究表明，适量Li2C03的加入，在烧结前期，形成过渡液相，促进烧结；在烧结后期，Li+进入B位，弥散性增强。当加入O．5wt．％Li2C03时，可把0．5PZN-0．5PZT体系的烧结温度从1150"C降低到950。C，陶瓷密度高达p；8．069／em3，并仍保持良好的性能：?，=8805，d．，：281pc小，岛：o．50

4、，Tc=244。C。所获得的具有良好压电性能的陶瓷材料在致动器和超声马达上具有较好的应用前景。关键词PZN-PZT；过渡液相；低温烧结ABSTMABSTRACTLeadzincaiobium-lalcIzirceua土e血锄土csystem(P烈一PZa3isoneofmcmainpi院oce删∞researchhotsp0协，whichWaswidelyused勰electroniccomponentsbecauseoftheirstablereliability、theexcellenteleetromeehaniea

5、lpropertiesandthelowcost．However,forPZT-basedo目alnic，onebigproblemwasthattheirsinteringtemperaturewashigherthan12000C．Themuchhi曲siate血gtemperaturehasenOl"lllOUSharmtopracticalapplication：Firstly,thePbOwasveryeasilyvolatilized,leadingtotheobtainedcompositiondeviate

6、dfromthedesignedcomposition,pollutedenvironment．Secondly,thedevicesneedexpensivemetalssuch丛Pdasinnerelectrode,improvedtheD'oductioncost．FinallXformullilayerdevices，itwasll雠SsLrrytoCO-firec睨砌icwithinnerelectrode．iftheinnerelectrodedispersedintotheceramiclayer,there

7、liabilitywasdecreased．Therefore，thelowtemperaturesinteringistheonlywaytosolvethisproblem．Inthisthesis，firstofall,Weinvestigatedtheinfluenceofsintedngtemperature011thesinteringprocess、microscopics扛uch聃andelectricproperties．Itwasfoundthat,whenthesinteringtemperature

8、was鹤low翘900。C．O．5PZN一0．5PZThadalowdensity,theworseelectricproperties，strongdiffusenessandmainlydomaintedrhombohedral鲥玎“：tIⅡe．Withtimberincreasingthesint