pzt压电陶瓷纳米晶粉体合成及掺杂改性研究

《pzt压电陶瓷纳米晶粉体合成及掺杂改性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、PZT压电陶瓷纳米晶粉体合成及掺杂改性研究摘要纳米粉体制各和掺杂改性技术的应用为压电陶瓷材料的性能改进提供了一条新的途径。本文研究了纳米晶PZT粉体的制各和各种添加剂，如La3+、CNTs和中Fe4N对PZT压电陶瓷物理、介电及压电性能的影响。近些年报道了大量均一、纯相PZT粉末的化学合成技术。其中溶胶．凝胶和水热合成是比较重要的技术。本文介绍了一种在相对较低的温度下，利用相对廉价的原料，通过结合这两种方法的优点合成纯相、均一、纳米晶PZT粉末的技术。由此可以制备组成和结构均一的PZT陶瓷。选取了组成近于MPB的组成Pb(Zro52

2、Ti008)03进行研究。利用Pb叫03)2、Zr(N03)4·5H20、Ti(OC4H9)4作为原料，NaOH作为矿化荆，通过DSC／TGA、FT-IR、XRD和SEM对合成粉体进行了分析和表征。PZT相在220℃开始出现，270。C2h合成了纯相纳米晶PZT粉末。这可以用来在较低的温度下制备PZT陶瓷，而且其性能可以和传统方法制备的陶瓷相媲美。纳米晶粉末经1150。C2h烧结的PzT陶瓷，平均晶粒尺寸为1．59in，相对密度达到97．5％。压电常数d33=220pC／N，介电常数er／eo=1006，机电耦合系数话=0．5，机械

3、品质因数Qm=410。研究表明这种合成方法对合成纳米晶PZT粉末是有效的，加之廉价的原料成本，使得此方法具有工业应用价值，也可以应用于和PZT相似材料的制备。讨论了La3+掺杂对PZT陶瓷的物理、介电及压电性能的影响。La3+按如下表达式进行掺杂：PbI．。Lax(Zro．52Ti。48)1．蚋03，其中X(摩尔分数)-0．00，0．01，o．02，o．03，o．04，o．05和o．1。La3+的掺杂使得s五／80、b、如3得到提高，乏Im降低。最高值e磊／eo=4500，知=o．55，d33=230pC／N，最低值，Qk270。讨

4、论了CNTs掺杂对PZT陶瓷的物理性能、介电及压电性能的影响。CNTs的掺杂量(wt．％)为0．0，O．1，0,2，O．3，0,4和0．5。CNTs的掺杂使得哈尔滨工程大学博士学位论文幽、Qk得到提高，g品慨、％降低。最高值,／33=228pC／N，Q,．=520，最低值s；3／eo=700，讳。o．38o采用化学气相法合成了Fe／N多相纳米粒子，揭示了合成参数对产物性质的影响，确定了最佳的合成工艺路线。对生成的粒子进行二次氮化，实现了纳米粒子的相转移，获得了均匀单相的qtFe4N纳米粒子。分析了粒予的成核与生长机制，对相转移过程给

5、出了合理解释。初步表征了相转变前后纳米粒子的形貌、粒径、物相、成分特性。研究了qtFe4N掺杂对PZT陶瓷的物理、介电及压电性能的影响。对掺杂PZT陶瓷的形貌、物理性能、介电(s三‰)及压电性能(讳、吨3和鲫进行了研究。十Fe4N的掺杂量(m01．％)为0．0，O．1，0．25，O．5，1，2和3。1tFe4N掺杂使得如、Qk、s嘉‰、玮均降低，最低值为d33=154pC／N，Qm=356，占三／so=833，讳=0．36。中Fe4N的掺杂有利于降低PzT淘瓷的烧结温度。关键词：压电；PZT,纳米晶粉末；掺杂：准同型相界PZT压电陶

6、瓷纳米晶粉体合成及掺杂改性研究Abstract’Theapplicationofpreparingtechnologyofnanopowderanddopingmodificationprocessprovidedanewapproachfortheimprovementofpropertiesofpiezoelectricceramics．ThefabricationofnanocrystallinePZTpowdersandtheeffectsofmanykindsofadditives，suchasLa”，CNTsand7‘一

7、Fe4N’0nthephysical，dielectricandpiezoelectricpropertiesforPZTpiezoelectricceramicswereinvestigatedinthisreport．AnumberofchemicalsynthesistechniqueshavebeenreportedtoyieldpurehomogeneousPzTpowdersinrecentyears．Amongallthesemethods．sol—gelandhydrothermaltechniquesareimpo

8、rtant．Inthispaper,wereportthesynthesisofpure，homogeneousnanocrystallinePZTpowdersatarelativelylowtemperature，fromcomp