低损耗pmspzt压电陶瓷材料的研究

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2、描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要近年来，由于压电马达、压电变压器、压电换能器以及超声电机的普遍使用，大功率压电陶瓷材料逐渐成为了近期的研究热点。本文旨在探讨研制超声电机用大功率低损耗压电陶瓷，要求材料不仅具有较好的压电介电性能，而且具有低的介电损耗。为了实现上述要求，实验选取一种性能较好的三元系锑锰锆钛酸铅PMS-PZT压电陶瓷配方，在此基础上进行

3、掺杂改性、制备工艺等方面的研究。本文采用传统固相法制备了Pb1.02(Mn1/3Sb2/3)x(Zr0.47Ti0.48)(1-x)/0.95O3三元系压电陶瓷，讨论了不同的锰锑掺杂量对体系综合性能的影响，结合X射线衍射（XRD）对试样的晶相分析，以及由扫描电子显微镜（SEM）观察到的试样表面微观形貌，断定：该体系压电陶瓷的准同型相界位于x=0.05附近，此时获得最佳的综合性能：压电系数d33=340pC/N，机械品质因数Kp=0.585，相对介电常数εT/ε330=1369，介电损耗tanδ=0.31%，

4、居里温度Tc=320℃。在上述配方Pb1.02(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3的基础上，对体系进行了制备工艺的探索和优化。具体包括：极化工艺、合成方法、成型方式。最佳的极化条件为：3kV/mm的极化电场，140℃硅油中极化20min，保压降温至120℃，选取合适的极化条件能有效地提升压电陶瓷的压电介电性能；传统固相氧化物是最佳的合成方法，简单易行，且能获得优异的性能；最佳的成型方式为冷等静压成型，成型压力为360MPa，与干压成型样品相比，冷等静压成型样品具有较小的晶粒和较高的密

5、度，使材料的介电损耗大幅度的降低，进一步实现了综合性能的提升。工艺的改进使体系的性能进一步提升，各项参数为：d33=353pC/N，tanδ=0.20%，εT/ε330=1659。本文还对上述配方进行了掺杂改性的研究。探讨了二氧化铈（CeO2）的掺杂含量对性能的影响，实验表明CeO2在该体系中表现为硬性掺杂，对性能无明显的提升作用，仅使介电损耗tanδ有微小的下降；研究了两种烧结方式：正立式和倒扣式，对CeO2掺杂的PMS-PZT的性能的影响；对体系进行了钙铁氧化物的掺杂，适量钙铁氧化物的加入能保证体系具有

6、较好的压电介电性能，且能在一定程度上提高体系的居里温度。关键词：大功率,PMS-PZT压电陶瓷,低损耗,掺杂,工艺改进ABSTRACTRecently,researchworksonhigh-powerpiezoelectricceramicsbecomeaninterestingandpopulartopicduetotheirincreasingapplicationinpiezoelectricmotors,transformers,piezoelectrictransducersandotherfi

7、elds.Consequently,itisdesirableforhigh-powerpiezoelectricceramicstobepossessedwithexcellentcomprehensiveperformances,specifically,alowdielectricloss,ahighmechanicalqualityfactor,ahighpiezoelectricconstantandahighplanarcouplingfactor.Inordertoachievethatgoa

8、l,akindofPMS-PZTternarysystempiezoelectricceramicwithgoodpropertieswasselected.Thedopingeffectandpreparationtechnologywerealsostudiedinthepaper.Pb1.02(Mn1/3Sb2/3)x(Zr0.47Ti0.48)(1-x)/0.95O3(withcompositionx=0