pzt压电陶瓷的制备

《pzt压电陶瓷的制备》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、材料研究进展课程论文（PZT压电陶瓷的制备）姓名：徐敏学号：1205101032班级：材料料科学与工程01班2016年1月10日摘要压电陶瓷材料是一种能够将机械能和电能相互转换的功能陶瓷,在谐振器、传感器、超声换能器、驱动器、滤波器、电子点火器等方面有着广泛的应用。PZT压电陶瓷因其具有良好的介电和压电性能,一直以来都占据着压电陶瓷领域的主导地位。但是传统的固相烧结法的烧结温度高,造成氧化铅的大量挥发,从而引起化学计量比的偏离,性能的下降,环境的污染。在提倡低碳环保的今天,通过低温烧结技术来降低氧化铅的挥发显得越来越重要和必要。通过选取组成处于准同型相界(MP

2、B)附近的PbZr0.52Ti0.48O3作为研究对象,结合传统固相烧结法制备PZT压电陶瓷的优缺点,改变传统的氧化物原料,提出两种低温制备PZT压电陶瓷的新方法。重点研究了以乙酸铅、偏钛酸、碳酸锆和草酸为原料的低温制备新工艺,讨论研磨时间、Zr/Ti比、预烧温度和终烧温度四个因素对本工艺的影响。通过分析TG-DTA、XRD、SEM和样品的电性能,确定较佳的工艺条件是在Zr/Ti=0.40/0.60下,研磨12h,在750°C预烧2h,在950°C下终烧2h,此时制备得到的PZT陶瓷的相对介电系数和压电系数均为最大值:εr=824,tanδ=0.986%,d3

3、3=372pC/N。研究表明,此新方法对制备PZT￡E电陶瓷是行之有效的,并且样品的电性能略高于传统固相法制备得到PZT压电陶瓷的性能,而且成本低廉,工艺简单,烧结温度低,具有工业应用价值,是一种具有巨大发展潜力低碳绿色环保的新工艺。关键词：PZT;低温制备;Ce02掺杂;1.PZT压电陶瓷简介1.1PZT发展史1942年发现了BaTiO3的压电性，由于其介电常数较高，很快用于发展，直到今天仍用于制作声呐装置的振子和声学计测装置以及滤波器等、但由于存在频率温度稳定性欠佳等缺陷，所以1954年美国公布了压电体Pb(ZrTi)O3，即锆钛酸铅，现在统称为PZT型陶

4、瓷，PZT的出现使压电陶瓷有了更多的应用，例如压电点火装置和滤波器等。如果把BaTiO3作为单元系压电陶瓷的代表，那么PZT可作为二元系压电陶瓷的代表。PZT压电陶瓷由于它的性能参数多样性、振动模式的研究与开发利用以及器件制作技术的进步等因素，促使它在近十年来发展甚为迅速，应用日趋广泛，对整个国民经济的发展有着一定的影响。1.1.1PZT的实际应用PZT陶瓷材料的应用概况可用“PZT树”表示于下图PZT树（图一）1.2PZT晶体结构PbZrO3和PbTiO3的结构特点比较：PbTiO3PbZrO3结构钙钛矿结构钙钛矿结构Tc(立方顺电)230℃（正交晶系）49

5、0℃类别反铁电体铁电体1(1.063)>Tc立方顺电相PbZrO3和PbTiO3的结构相同，都属于钙钛矿结构，晶胞的B位置可以是Ti4+也可以是Zr4+,由于rTi4+=0.64A和rZr4+=0.77A相近且两种离子的化学性质相似，故两者可形成无限固溶体，可表示为Pb(ZrxTi1-x)O3，简称PZT瓷。PZT的晶体结构（图二）PbTiO3是一种高居里点（490℃）的钙钛矿型结构的铁电体，在居里点以上为立方顺电相，在居里点以下为四方铁电相，其晶体结构属C4v------4mm点群，室温时四方晶胞的轴比为c/a=1

6、.063,各向异性比BaTiO3要大。1.3PZT相图PbZrO3属钙钛型结构，在居里点(232℃)以上属立方晶系，在居里点以下却属正交晶系反铁电相PbTiO3和PbZrO3互溶后，其结构和性质都发生显著的变化，其熔融温度又在1300℃以上，由图三可见，有一条横贯相图的Tc线把顺电立方相Pc，铁电三角相FR和铁电四方相Ft分开，这条Tc线表示了在锆钛比不同处，居里点不同，在居里点以上，对任何锆钛比，其晶体结构都为立方顺电相Pc，在居里点以下，在Zr/Ti=53/47附近，在三角相区，还存在着铁电相界,低温铁电相FR(L)、与高温铁电相FR(HT)的差别是氧八面

7、体的取向不同，低温相中存在氧八面体的旋转且相邻的氧八面体旋转的方向相反。x=0.53附近是三角一四方相界,称为准同型相界。最近研究表明:准同型相界实际上有一定的宽度范围，在此范围内四方铁电相和三角铁电相共存，相界线的位置可以认为是对应于四方铁电相与三角铁电相数最相等的区域。Pc—顺电立方相Ar—反铁电立方相Ao—反铁电正交相FR(H)—高温铁电三角相FR(L)—低温铁电三角相Ft—铁电四方相PZT低温相平衡图（图三）1.4PZT陶瓷烧结机理1.4.1固相烧结法合成PZT固相烧结法是PZT铁电材料传统的合成方法，铁电陶瓷的性能与烧结工艺及微观结构密切相关,合成压

8、电陶瓷的过程是化学反应进行的过程。这种