PZN-PZT三元系壓電陶瓷的性能和摻雜改性研究.pdf

1、本文選取0.3PZN-0.7PZT三元系壓電陶瓷作為研究對象，研究了Zr/Ti對系統(tǒng)準(zhǔn)同型相界及壓電、介電性能的影響。通過研究得出：當(dāng)Zr/Ti介于51/49和48/52之間時，系統(tǒng)處于準(zhǔn)同型相界處。材料性能尤以Zr/Ti=49/51時最好。主要參數(shù)值為：εT33/ε0=2590，d33=440pC/N，Kp=0.65，tanδ=1.7％， Tc=286℃。本文還研究了燒結(jié)溫度對壓電陶瓷系統(tǒng)微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響，結(jié)果表明：最佳燒結(jié)溫度是

2、1230℃。此時晶粒生長的均勻致密，粒徑大小在(3～5)μm。 此外，本文還對不同氧化物摻雜劑對0.3PZN-0.7PZT體系壓電陶瓷的摻雜改性進行了研究。通過分析摻雜物Ta2O5和Sb2O5對材料性能的影響，并結(jié)合掃描電子顯微鏡圖得出：Ta2O5最佳的摻雜量為0.2wt％，Sb2O5最佳的摻雜量為1wt％，比較各摻雜物的影響結(jié)果，以0.20wt％ Ta2O5的摻雜對材料性能的提升比較明顯：d33=450 pC/N，Kp=0.6

3、6，εT33/ε0=2570，Qm=80，tanδ=1.82％。Sb2O5摻雜能促進晶粒的生長，在一定程度上降低燒結(jié)溫度。 另外，本文對Sb2O3的摻雜方式(外加和取代)及Sb離子的價態(tài)(Sb3+和Sb5+)對Pb0.95Ba0.05(Zn1/3Nb2/3)0.3(Zr1/2Ti1/2)0.7O3電學(xué)性能及溫度穩(wěn)定性的影響進行了研究。結(jié)果表明：一定摻雜量能提高陶瓷的電學(xué)性能，以外加的方式摻雜時電學(xué)性能較好。Sb2O3摻雜后能夠改

4、善其諧振頻率溫度穩(wěn)定性，以取代的方式摻雜更有利于壓電陶瓷溫度穩(wěn)定性的提高；兩種價態(tài)(Sb3+和Sb5+)摻雜所得到的εT33/ε0、d33和Kp均在燒結(jié)溫度為1270℃時取得最大值，低于或高于1270℃各個參數(shù)都開始下降。兩種價態(tài)的摻雜所得到的εT33/ε0最大值分別為3217和3357，tanδ隨溫度變化呈相反的趨勢，在1270℃取得最小值2.36％和2.3％。Sb3+摻雜時的諧振頻率較高，室溫以下，Sb5+摻雜的溫度穩(wěn)定性要比Sb3