pmnpfnpfw基电致伸缩材料制备及性能研究

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1、中文摘要为了提高铅基陶瓷在电致伸缩材料应用方面的性能，保证良好的介电性能，同时降低陶瓷的烧结温度j本课题对铌镁酸铅[Pb(Mgl／3Nb2／3)03]-铌铁酸铅[Pb(Fel，2Nbv903】-钨铁酸铅[Pb(Fe2／3Wl／3)03]一-"元系统(简称PMN-PFN-PFW)进行了研究。组成为0．2Pb(Mgl／3Nb2／3)03·(O．8-x)Pb(Fel／2Nbl／2)03-xPb(Fe2／3Wl／3)03(其中，x=O．20，0．24，0．28，0．32，0．36，0．40，O．44，0

2、．48)。并通过Md+掺杂以降低介电损耗。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，并且对Mn2+掺杂的PMN-PFN．PFW电致伸缩材料微位移器件进行了老化性能、温度稳定性、最大滞后及场强．应变研究。研究发现：二次合成法与一次合成法(传统氧化物混合法)的工艺相比，采用二次合成法时粉料合成得更完全，烧结后陶瓷晶粒更大，介电常数也远远高于一次合成法。使用二次工艺800℃预烧时可成功制备出纯钙钛矿相结构的PMN．PFN．PFW粉体。90

3、0。C烧成保温2h．3h时，0．2PMN一(0．8．x)PFN-xPFW陶瓷的性能达到最佳。随着PFW含量x的增加，居里温度Tm下降；当PFW含量x=0．40时介电常数出现极值。Mn2+掺杂的陶瓷介质损耗大大降低。改变Mn2+掺杂量，对样品的各项性能指标影响较大，随着Mn2+含量的增加，居里温度下降。综合实验结果发现，在掺杂wtl．0％Mn2+时0．2PMN．0．52PFN．0．28PFW陶瓷的综合性能达最佳值：体积密度D=8．22／g．cnf3，居里温度Tm=40*C，峰值相对介电常数￡f=9

4、212，介电损耗tanfi=0．010，体积电阻率p，---4．6x1012Q·cm。对掺Mn2+的PMN．PFN．PFW陶瓷通过轧膜等工艺及机械式串联、电学式并联方法制备了多层独石结构的电致伸缩微位移器件。1500v／mm场强下的应变s=3．6x10～。随测量温度增加，位移量S逐渐降低；随着时间的延长，位移量呈现下降的趋势。位移温度系数Tk为-4．5×10-3／℃。关键词：电致伸缩材料；PMN．PFN．PFW陶瓷：锰掺杂；应变量ABSTRACT0．2Pb(Mgl／3Nb2／3)03-(0．8-

5、x)Pb(Feu2Nbv2)03-xPb(Fe2／3WI／3)03(PMN一(0．8-x)PFN-xPFW,wherex=O．20"-0．48)ceramicmaterialswasstudiedinordertoobtainhighdielectricconstantandlowsinteringtemperatureforenhancingtheapplicationinelectrostrictivematerials．Mn2+wasaddedintothebasicPMN．PFN．PFW

6、compositiontodiscreasingthedielectricloss．TheX-raydiffraction(XRD)andthescanningelectronicmicroscope(SEM)wereappliedtoanalyzephasesandmicrostructure，respectively．Moreovertheaging，stabilitytemperature，maxhystersisandE-Swerediscussedinthepaper．Theresul

7、tshowedthattheuniformerpowder,lagergrainzesandhigherdielectricconstantmaybeobtainedusingthetwo·-stepmethodthantheone·-stepmethod(traditionaltechniquewithsolidreactionprocess)．PurePMN—PFN—PFWperovskiticstructureWasobtainedatcalcinationof800"(2temperat

8、ures．ThemaxdielectricconstantWasobtainedwhenPFWcontentsx=0．40for0．2PMN-(0．8一x)PFN—xPFWsinteredat900℃for2h-3h．TheCurietemperatureTmmovedtolowtemperaturewithPFWcontentsincreasing．Mnpdopinghadimportanteffectsonthepropertiesof0．2PMN·0．4PFN一0．4PFWceramics