pmspznpzt四元系压电陶瓷的性能研究

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1、中文摘要本文采用传统的固相烧结方法制备了Pb(Mnl，3Sb2／3)03．Pb(Znl，3Nb2／3)03．PbZr03一PbTi03(PMS—PZN—PZT)四元系压电陶瓷，并通过添iJHMn02、Ni203、以提高材料的性能。通过X射线衍射(XRD)对合成后材料的晶相进行了分析，用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品表面的显微结构，并且讨论了组成和烧结温度对材料介电、压电性能以及温度稳定性的影响。通过研究Zr／Ti比对PMS-PZN-PZT系统性能的影响发现：三方相和四方相共存的准同型相界位于一个很

2、宽的组成范围内；在850"C的煅烧温度、1245"C的烧结温度且保温2h的条件下，当Zr／Ti=50／50时，得到综合性能优良的压电材料：相对介电常数e33TN,0=1243，介电损耗tan6=0．004，压电常数d33=296pC／N，机电耦合系数k=O．532，机械品质因数Qm=1605，居里温度T。---297℃；随着Zr／Ti比的增大，谐振频率的温度系数由正变为负，在Zr／Ti=50／50时获得最小值，反映了四方相向三方相的转变。此外，研究了Mn含量和烧结温度对Mn、Ni掺杂PMS．PZN．P

3、ZT四元系统介电、压电性能的影响。Mn掺杂使得组成从准同型相界向三方相移动，极大地降低了居里温度且增大了系统的弥散程度。在850"(2的煅烧温度、1220。C的烧结温度且保温2h的条件下，当Mn-----0．1wt％，Zr／Ti=50／50时，系统的综合性能最佳：e331‰=1244，tan6=O．004，d33=277pC／N，l(p=O．62，Qm=2415，T。=280℃。关键词：压电陶瓷PMS．PZN．PZT四元系介电、压电性能准同型相界温度稳定性ABSTRACTPb(Mni／3Sb2／3)0

4、3··Pb(Znu3Nb2／3)03--PbZr03·-PbTi03(PMS·-PZN··PZT)quaternarypiezoelectricceramicswerepreparedbyconventionalsolidsolutionmethod．ThesamplesweregainedbyaddingMn02，Ni203inordertoenhancetheproperties．TheX-raydiffraction(XRD)andthescanningelectronicmicroscope(

5、SEM)wereappliedtoanalyzephasesandmicrostructure，respectively．Theeffectsofthecompositionandthesinteringtemperatureonthedielectricandpiezoelectricpropertiesandtemperaturestabilityofthesystemwerealsodiscussed．Thestudy011thepropertiesofthesystemindicatedtha

6、ttheMPBofthetetragonalandrhombohedralphaselayinabroadcompositionregion．TheoptimumpropertieswereobtainedwithZr／Ti_50／50atcalcinationtemperatureof850℃andsinteringtemperatureof1245"C．T11emainparameters：￡331／￡o=1243，tanS=O．004，d33=296pC／N，l(p=o．532，Qm=1605，

7、Tc--297℃．Thetemperaturecoefficientofresonantfrequencyshiftedfromplus(+)intominus(一)valuewithincreasingZr／TiratioandobminedaminimumvalueatZr／Ti=50／50，whichreflectedthetransitionfromtetragonalphasetorhombohedralphase．Inaddition，PMS—PZN-PZTquaternarysystem

8、dopedbyMn，Niclosetothemorphotropicphaseboundary(MPB)wereinvestigatedsystematicallyasafunctionofMndopingandsinteringtemperature．DopingofMnshiftedcompositionsawayfromtheMPBtowardtherhombohedralphase，greatlyreduingtheCurietemperatur