pznpsnpmnpzt五元系压电陶瓷性能研究

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1、中文摘要为了提高PZT陶瓷在大功率器件材料应用的性能，保证良好的发射性能的同时，减小材料在强场条件下的介质损耗，降低器件的温升，本文对组成为xPb(Znl／3Nb2／3)03一yPb(Snl／3Nbza)03一zPb(Mnl／3Nb2／3)03—0．9Pb(Zrl／2，Til／2)oo(x+y+z=O．1)的配方为基础分别掺杂Mn02、Fe203和K2C03的材料的压电、介电和机械性能及合成工艺的改变对材料性能的影响做了探讨。通过对比，Mn02掺杂的五元系陶瓷机械品质因数有很大提高，同时保持良好的压电、介电性能，使烧结温度变宽：Fe

2、z03的加入使材料的压电性能明显降低，机械品质因数提高，属于典型的“硬性”掺杂；K+在组成复杂的多元体系中的掺杂效果受到Nb”、Mn2+、Sn2+和Zn”的影响，使陶瓷晶粒及晶界结构松散，缺陷增大，电畴转向时畴壁问的摩擦变大，介电损耗增大。机械品质因数呈下降趋势。压电陶瓷(1200℃烧结)发射性能最佳。改变Mn02掺杂量，对样品的各项性能指标影响较大，在wtO．3％出现综合性能的最佳值，且强场下介电损耗上升幅度最小。在适当的合成温度下，样品得到单一的钙钛矿晶型，微观结构得到改善，变得致密，压电、介电性能比较优越，同时机械品质因数提高

3、。综合实验结果，在掺杂wtO．3％Mn02、900。C合成、1200℃烧成时五元系压电陶瓷的性能较好地满足大功率器件材料的要求，各项参数分别为：压电常数d33=256pC／N，介质损耗因子t酉(％)=O．6(1V／mm)，1．3(200V／mm)，1．6(400V／mm)，机械品质因数Q。=2079，机电耦合系数K。=O．53，居黾温度T。=310'C。关键词：PZT陶瓷，大功率，掺杂ABSTRACTInordertoobtainhighemandlowdielectriclossPZrceramicmaterialsforcomp

4、onentinhighpowerapplicationadditivesincludingMn02，Fe203andK2C03wereaddedintothebasicPZTcompositionofxPb(Znl／3Nb2／?)03-yPb-03-0．9Pb(Zrln，Tiicz)03(x+y+z=0．1)．Theeffectofadditives，thecontentof．Mn02andprocessprocedureonthepropertiesofPZq、solidshasbeeninvestigatedThemechani

5、calqualityfactorQmincreasedwhilethepiezoelectricconstantdecreasedbysomedegreesasMn02wasaddedalone．MndopedsamplepresentedawiderangeofsinteringtemperatureAlthoughapparentdecreasingwasobservedinpiezoelectricconstantd33afterMn02andFe203wereaddedsimultaneously,themechanical

6、qualityfactorQmwaskeptatthesamelevelasbeforeIttestifiedFe203a‘‘hard”impurity．Thevaluesofd33andQmdecreaseddramaticallyasK2C03u7asaddedincombinationwithMn02andFe203．ThestructureofgrainboundarywasdamagedandmoredefectsweregeneratedbylowvalenceK+addinginthismulti—dopedPZTso

7、lid．ItcanbeconcludedthattheexistenceofK+destroyedthewholenetworklbrmedbytheotherionsThepropertiesofsamplesvariedwhilecontentofdopedMn02WaSchangedThemaximumofmechanicalqualityfactorQmwasobtainedatO．3Wt％．AsimultaneousperovskitestructurewasgeneratedwhenMn-dopedrawmaterial

8、swerecalcinedat900。C．ThepropertyparametersofMn—dopedPZT(sintcredat1200。C)areiistedbelow：Piezoelectricconstantd33=256p