鍶、鑭、鈮、鎢離子摻雜PZT95-5陶瓷結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、PZT95/5鐵電陶瓷是Zr/Ti摩爾比為95/5的鋯鈦酸鉛鐵電陶瓷，因其具有儲(chǔ)能密度高、體積小、性能穩(wěn)定、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于核武器、高功率微波武器和常規(guī)武器戰(zhàn)斗部觸發(fā)引信中。但由于純的PZT95/5陶瓷難以致密化，影響到陶瓷的電性能，從而影響陶瓷的儲(chǔ)能密度。本論文旨在利用Sr2+、La3+、Nb5+和W6+離子對(duì)PZT95/5進(jìn)行摻雜，研究摻雜對(duì)PZT95/5陶瓷微觀結(jié)構(gòu)與性能的影響，進(jìn)一步研究摻雜與微觀結(jié)構(gòu)和性能之

2、間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　 本文以四氧化三鉛、氧化鋯、二氧化鈦、碳酸鍶、氧化鑭、五氧化二鈮和三氧化鎢為原料，采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法制備了Sr2+、La3+、Nb5+和W6+離子摻雜的PZT95/5陶瓷粉體，通過(guò)XRD分析了不同的摻雜離子對(duì)PZT95/5陶瓷粉體微觀結(jié)構(gòu)的影響；研究了Sr2+、La3+、Nb5+和W6+離子在不同的燒結(jié)溫度和不同的摻雜量下對(duì)陶瓷燒結(jié)性能的影響，同時(shí)也對(duì)摻雜量與陶瓷的介電性能、壓電性能和鐵電性能之間的關(guān)系進(jìn)行

3、了研究，結(jié)果表明：摻雜Sr2+和La3+離子后，雖然能提高陶瓷的致密度，但卻使剩余極化強(qiáng)度Pr大大降低了，從而限制了材料在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用；而摻雜Nb5+和W6+離子后，不僅使得陶瓷的致密度提高，同時(shí)還降低了陶瓷的燒結(jié)溫度，剩余極化強(qiáng)度Pr也提高了，結(jié)果是：在1150℃、摻雜量為1mol％時(shí)，摻雜Nb5+離子的PZT95/5陶瓷的相對(duì)密度和壓電常數(shù)d33達(dá)到最大，分別為96.4％和69pC/N，相對(duì)介電常數(shù)為326，電滯回線呈飽和型，剩余

4、極化強(qiáng)度Pr和矯頑場(chǎng)Ec分別為20.2μC/cm2和1569.1V/mm；在1250℃、摻雜量為2mol％時(shí)，摻雜W6+離子的PZT95/5陶瓷的相對(duì)密度、壓電常數(shù)d33也達(dá)到最大，分別為98.75％和66pC/N，相對(duì)介電常數(shù)為324，電滯回線也呈飽和型，剩余極化強(qiáng)度Pr和矯頑場(chǎng)Ec分別24.785μC/cm2和1786V/mm。通過(guò)對(duì)Nb5+和W6+離子摻雜陶瓷的研究表明，較大的剩余極化強(qiáng)度Pr和較小的介電常數(shù)不僅使得陶瓷具備了高密