PST基弛豫鐵電陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、采用一步法制備了(1-x)Pb(Sc<,1/2>Ta<<1/2>)O<,3-x>PbTiO<,3>(PSTT)和xPb(Sc<,1/2>Ta<<1/2>)O<,3-x>-y-PbTiO<,3>-zPbZrO<,3>(PSTZT)弛豫鐵電陶瓷。利用XRD、SEM、阻抗分析儀、壓電工作站等，對PSTT和PSTZT陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、介電性能、壓電性能、熱釋電性能和鐵電性能等進(jìn)行了深入的分析、研究和對比。本論文的研究工作主要包括：

2、 1、利用一步法在1250℃制備出了鈣鈦礦相較高的PSTT陶瓷，其鈣鈦礦相受PT摻入量的影響，在同一溫度燒結(jié)條件下，PT摻入量增加會提高PSTT(,x)的鈣鈦礦相含量；適當(dāng)過量的PbO有助于鈣鈦礦相的生成。 2、一步法制備的PSTT陶瓷可以獲得2500～3000的相對室溫介電常數(shù)，其室溫介電損耗較小，在0.01～0.03之間；最高峰值介電常數(shù)接近20000；PSTT(x)晶體結(jié)構(gòu)和壓電性能參數(shù)表明，一步燒結(jié)法制備的PSTT陶瓷

3、的準(zhǔn)同型相界在PSTT(45)附近，該組分壓電性能較高，其平均壓電常數(shù)d<,33>在450pC/N以上，機(jī)電耦合系數(shù)后K<,p>=0.58。PSTT(45)熱釋電系數(shù)為3.4×10<'-8>SC/cm<'2>·K。 3、通過采用等靜壓成型工藝與常規(guī)成型工藝對比，發(fā)現(xiàn)等靜壓成型所制備的PSTT材料性能優(yōu)于常規(guī)成型。等靜壓成型的壓電常數(shù)d<,33>為546pC/N，機(jī)電耦合系數(shù)K<,p>=0.62；而同樣燒結(jié)條件下，常規(guī)成型工藝制備

4、的PSTT樣品的d<,33>=446pC/N；K<,p>=0.5798。 4、采用一步法制備了三元復(fù)相結(jié)構(gòu)的A系PSTZT50和PSTZT54陶瓷，得到鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)含量較高的PSTZT陶瓷樣品。發(fā)現(xiàn)PSTZT50-78更接近該體系陶瓷的準(zhǔn)同型相界，其壓電常數(shù)以d<,33>=323pC/N，機(jī)電耦合系數(shù)k<,p>=0.52。而在PSTZT54系中隨PZ成分的變化，并沒觀察到明顯d<,33>峰值，且相對起伏不大，維持在60pC/N附

5、近。 5、當(dāng)PSTZT固溶體系的x>0.83，PZ成分效應(yīng)明顯，可以把Sc<'3+>和Ta<'5+>認(rèn)為是摻雜離子，Sc<'3+>和Ta<'5+>摻雜離子可能取代PZT中B位的Ti<'4+>和Zr<'4+>。根據(jù)電荷守恒定律，這種取代的結(jié)果會在PSTZT中誘導(dǎo)大量氧空位和Pb空位，并且氧空位和Pb空位B位的PZT陶瓷體系中形成缺陷偶極子。這些缺陷偶極子便形成釘扎點(diǎn)阻礙PSTZT電疇壁的運(yùn)動，因此PSTZT陶瓷電滯回線出現(xiàn)了“束腰