pms-pzt三元系压电陶瓷掺杂改性及其低温烧结性能的研究

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2、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要近些年，随着PZT基压电陶瓷器件的广泛应用，大功率化和小型化已经成为了一个重要的发展方向，例如：压电陶瓷变压器、压电超声马达等。锑锰锆钛酸铅（PMS-PZT）三元系陶瓷具有较好的压电性能和良好的烧结性能，为了进一步提高其各方面的综合性能，在本实验中我们对其进行了Sr、Mn的硬性掺杂改性、制备工艺的优化和掺杂低温烧结助剂CuO的性能研究，以期获得满足在实

3、际应用要求的大功率压电陶瓷体。采用传统的固相烧结法制备了Pb1.04(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3+xwt%SrCO3+ywt%MnO2三元系压电陶瓷（简称PMS-PZT，其中x+y=0.3），研究了不同的Sr/Mn含量比对其性能的影响，通过X射线衍射（XRD）对试样的晶相进行了分析，用扫描电子显微镜（SEM）观察了试样的表面微观结构，并且讨论了其压电和介电性能，通过研究发现：在900℃煅烧，1180℃烧结保温2h，当Sr/Mn=1/1时，得到综合性能优良的压电陶瓷材料：压电系数d33=320p

4、C/N、机T械品质因数Kp=0.56、损耗tanδ=0.32%、相对介电常数ε33/ε0=1519和机电耦合系数Qm=2080。在上一步得到的最佳的配方的前提下，研究了制备工艺对其压电介电性能的影响，包括合成温度、成型压力、极化条件和B位先驱体法。通过对其各方面性能的研究表明，最佳的合成温度、成型压力分别为900℃和300MPa，最佳的极化电场、极化时间和极化温度分别为3kv/mm、15min和130℃，得到的综合性T能为：d33=315pC/N，Kp=0.58，=1570和tanδ=0.33%。随后，又研究了B330位

5、先驱体法制备工艺，结果表明，采用B位先驱体法可以降低烧结温度，但同时也会恶化压电陶瓷电性能。为了降低烧结温度，尽量较少或者抑制PbO的挥发，我们在上述配方中掺杂了CuO，由于CuO和PbO可以形成低共熔物，促进烧结的进行，在较低的烧结温度下就会达到陶瓷体的致密化。研究了不同CuO含量对其性能的影响，通过显微结构和相结构的分析，结果表明：当CuO的掺杂量为0.1wt.%，烧结温度为925℃，可以得到综合性能较佳的压电陶瓷体，最佳的性能为：d33=289pC/N、TKp=0.56、ε33/ε0=1621、tanδ=0.41%、T

6、c=260℃。关键词：压电陶瓷,PMS-PZT,低温烧结,CuOABSTRACTInrecentyears,withthedevelopmentoftheelectricapparatusofPZT,piezoelectricceramicshavebeenextensivelyused.Thehighpowerandminiaturizationpiezoelectricmaterialshavebecomemoreimportantdevelopmentalaspectinthepracticalapplication,

7、suchaspiezoelectricceramictransformerandultrasonicmotor.PMS-PZTternarysystemceramichasgoodpiezoelectricpropertiesandsinteringperformance,Inordertofurtherimproveitsallaspectsofcomprehensiveperformance,wedopetheSr、Mn,optimizethepreparationprocessanddopetemperaturesin

8、teringadditiveCuO,hopethatitcouldsatisfytherequirementsinpracticalapplications.Pb1.04(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3+xwt%SrCO3+ywt%MnO2(x+y=0.3wer