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文檔簡介
1、壓電陶瓷材料是一種能夠?qū)C械能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能陶瓷,在諧振器、傳感器、超聲換能器、驅(qū)動器、濾波器、電子點火器等方面有著廣泛的應(yīng)用。PZT壓電陶瓷因其具有良好的介電和壓電性能,一直以來都占據(jù)著壓電陶瓷領(lǐng)域的主導地位。但是傳統(tǒng)的固相燒結(jié)法的燒結(jié)溫度高,造成氧化鉛的大量揮發(fā),從而引起化學計量比的偏離,性能的下降,環(huán)境的污染。在提倡低碳環(huán)保的今天,通過低溫燒結(jié)技術(shù)來降低氧化鉛的揮發(fā)顯得越來越重要和必要。
通過選取組成處于準同型
2、相界(MPB)附近的PbZr0.52Ti0.48O3作為研究對象,結(jié)合傳統(tǒng)固相燒結(jié)法制備PZT壓電陶瓷的優(yōu)缺點,改變傳統(tǒng)的氧化物原料,提出兩種低溫制備PZT壓電陶瓷的新方法。重點研究了以乙酸鉛、偏鈦酸、碳酸鋯和草酸為原料的低溫制備新工藝,討論研磨時間、Zr/Ti比、預(yù)燒溫度和終燒溫度四個因素對本工藝的影響。通過分析TG-DTA、XRD、SEM和樣品的電性能,確定較佳的工藝條件是在Zr/Ti=0.40/0.60下,研磨12h,在750℃預(yù)
3、燒2h,在950℃下終燒2h,此時制備得到的PZT陶瓷的相對介電系數(shù)和壓電系數(shù)均為最大值:εr=824,tanδ=0.986%,d33=372pC/N。研究表明,此新方法對制備PZT壓電陶瓷是行之有效的,并且樣品的電性能略高于傳統(tǒng)固相法制備得到PZT壓電陶瓷的性能,而且成本低廉,工藝簡單,燒結(jié)溫度低,具有工業(yè)應(yīng)用價值,是一種具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ吞季G色環(huán)保的新工藝。
在以乙酸鉛為原料的基礎(chǔ)上,再次提出以堿式碳酸鉛、偏鈦酸、碳酸
4、鋯和草酸為原料低溫制備PZT壓電陶瓷的新工藝。通過分析XRD圖譜的物相分析,當Pb∶Zr∶Ti低于0.9∶0.40∶0.60,在920℃制備的PZT陶瓷沒有雜峰,與PZT的標準卡片特征峰基本重合,主要生成四方相。進一步討論堿式碳酸鉛加入量對性能的影響,發(fā)現(xiàn)當Pb∶ Zr∶ Ti=0.80∶0.40∶0.60時,此工藝制備得到的PZT壓電陶瓷性能最好:εr=484, tanδ=0.14%, d33=92 pC/N。
為了進一
5、步改善PZT壓電陶瓷的電性能,本文研究了CeO2摻雜量對PZT壓電陶瓷性能的影響。結(jié)果表明,摻雜CeO2能夠提高PZT壓電陶瓷的電性能,但隨著CeO2摻雜量的增加,介電常數(shù)和壓電系數(shù)先變大后減小,而介電損耗先減小后變大,這主要取決于Ce3+離子是取代PZT陶瓷中的A位引起鉛空位還是取代B位引起氧空位。當摻雜量為0.6wt%時,相對介電常數(shù)和壓電系數(shù)取得最大值:εr=934, d33=397,而摻雜量為0.8wt%時,介電損耗最小:tan
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