低损耗pmnspznpzt压电陶瓷的研究

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1、中文摘要压电陶瓷在电场作用下由于发热而造成能量损失，产生介电损耗。介电损耗包括电导损耗、结构损耗及松弛质点的极化损耗等。较高的介电损耗会使压电元件在工作时有很大部分的电能转变为热能，引起材料退极化，压电性能丧失，甚至会使元件发热损坏。本文在具有较好压电性能的PMnS—PZN．PZT体系陶瓷基础上通过Fe203和BiFe03掺杂改性，获得同时兼具低介电损耗与高压电性能的压电陶瓷材料。研究结果表明，采用固相合成法于900℃预烧获得的PMnS．PZN—PZT陶瓷粉料，固相反应完全，结晶度较高，具有单一的钙钛矿结构；以5％PVA作为粘结剂，采用加压造粒法造粒，可以

2、获得粘结剂分散均匀、粉料颗粒流动性好的预压料；采用1250℃～1270。C烧结，保温2h，可以获得晶粒生长较好、晶粒尺寸为2～3um、晶界清晰的陶瓷材料。研究了Fe203掺杂对PMnS．PZN．PZT+zwt％Fe203压电陶瓷材料结构与性能的影响及其变化规律。当x=0．45时，晶体结构位于三方、四方共存的准同型相区间偏四方相结构区域，SEM测试表明采用上述工艺制备的材料结构致密，此时，材料具有最佳的性能：tanG=O．12％，妒O。60，d33=356pC·N～，eT33／eo=1966，Qm=745。并且材料具有较好的频率温度稳定性。研究了BiFe03

3、掺杂对PMnS—PZN．PZT+xwt％BiFe03压电陶瓷材料结构与性能的影响及其变化规律。当x=0．4时，材料位于偏四方相的准同型相区间，晶粒生长较好，此时，材料的最佳性能为：tanG=0．2％，％=0．60，933=26．04，d33=433pC·N～，8T33／￡o=1879，Qm=724。组装成打火装置后连续打火20次的平均放电量为902．4nC。并且此时材料具有较大的应变量，约为0．544％。由于PMnS—PZN—PZT材料为非弛豫型铁电体，因此不存在松弛质点引起的极化损耗。合理的制备工艺及氧化物掺杂使得材料结构致密、孔隙率低，降低了材料的结构

4、损耗。因此，Fe203的掺杂是由于同时降低了材料的结构损耗与电导损耗，从而使材料的介电损耗得到很好改善。而BiFe03掺杂则主要是降低了体系的结构损耗。关键词：PMnS．PZ-N．PZT压电陶瓷，掺杂，介电损耗AbstractThedielectriclossofthepiezoelectricceramicisenergylossbecauseofgivingoutheatunderelectricfield，includingtheconductivityloss，thestructurallossandthepolarizationloss．When

5、thepiezoelectricelementsmadeofthematerialswitllhighdielectriclossareworking，thegreatmassofelectricalenergywillconvertintoheatenergy，andthematerialswillbeumpolarization，piezoelectricitylosing，andeventheelementswillbedamage．Inthisthesis，thepiezoelectricceramicsarepreparedthroughimpr

6、ovingtheconventionalsolidphasesintering，anddoppingoxidintoPMnS—PZN-PZT,inordertoobtainthepiezoelectricceramics谢t11thelow以，z6andhi．ghpiezoelectricproperties．nleresearchshowsthatthePMnS—PZN-PZTpowder、析t11strongerdiffractionpeaksandunitaryperovskitesrmctureCanbesynthesizedatthetemper

7、atureof900℃．ThefillerwithgooddispersibilityandmobilityCanbeobtainedthroughpressuregranulationwith5％PVAasbinder．111eceramics谢mgoodcrystalgrainsandparticalsizeabout2～3panCanbeobtainedatthesinteringtemperatureof1250℃～1270℃．andthegrainboundaryareclear．ThePMnS-PZN-PZT+工、矶％Fe203piezoele

8、ctricceramicsarestudied．whenx=0．4