低溫?zé)Y(jié)PZT基壓電陶瓷的研究與制備.pdf

1、PZT基壓電陶瓷因具有電性能優(yōu)異、性能穩(wěn)定、制造方便、成本低廉等優(yōu)點而在壓電陶瓷領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。但其燒結(jié)溫度高，燒結(jié)時氧化鉛的大量揮發(fā)會造成化學(xué)計量比偏離，性能下降，并且污染環(huán)境。而采用低溫?zé)Y(jié)技術(shù)來降低氧化鉛的揮發(fā)是積極而有效的方法。同時，采用低溫?zé)Y(jié)技術(shù)可以以銀、銅等為電極，大大降低一次燒成的成本。因此，低溫?zé)Y(jié)的研究有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 本文采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法來制備樣品，以液相燒結(jié)的方式對PZT陶瓷進(jìn)行了摻雜

2、改性和低溫?zé)Y(jié)的研究，制備了出新的性能較好的低溫?zé)Y(jié)配方PCN-PFW-PZT壓電陶瓷。 本文先用單氧化物WO3和CuO分別摻雜PMS-PNN-PZT壓電陶瓷，研究其對PMS-PNN-PZT壓電陶瓷微觀結(jié)構(gòu)、電性能及燒結(jié)作用的影響。結(jié)果表明，WO3的加入表現(xiàn)為軟性摻雜，加入后的樣品在1100℃即可燒結(jié)致密，電性能有少量下降。CuO的加入可以使樣品在1000℃左右得到燒結(jié)，但電性能下降較大。通過微觀形貌的觀察，兩者都表現(xiàn)出了液相燒

3、結(jié)的特征。 通過對單氧化物摻雜的研究，本文決定采用加入分別含有以上兩種氧化物的鈣鈦礦相固溶體Pb（Fe2/3W1/3）O3（PFW）和Pb（CU1/3Nb2/3）3（PCN）復(fù)合摻雜，以達(dá)到實現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)同時能得到良好的電性能的目的。先研究了PFW的含量對PFW-PZT壓電陶瓷的影響。研究發(fā)現(xiàn)，PFW的加入可以改善PZT壓電陶瓷的燒結(jié)溫度而性能下降較少。確定了PFW的含量為4.5 mol％，最佳燒結(jié)溫度為1100℃，此時電性能最好

4、。 為了進(jìn)一步降低燒結(jié)溫度，本文又研究了PCN的含量對PCN-PFW-PZT壓電陶瓷的影響。研究表明，PCN的加入，能將體系的燒結(jié)溫度降至1000℃，并且擁有較好的電性能。其機(jī)理可能為軟硬摻雜的共同作用。確定最終配方為0.08PCN-0.045PFW-PZT，其在1000℃燒結(jié)的綜合電性能為：d33=381 pC/N，Kp=0.58，Qm=1025，εr=1323，tgδ=0.015。該配方在抑制氧化鉛揮發(fā)的同時，可達(dá)到采用多銀