PZT微晶的水熱合成及其壓電陶瓷制備與性能研究.pdf

1、論文以TiO2粉體、ZrOCl2·8H2O、Pb(NO3)2為原料，選擇KOH濃度5mol/L、Pb/(Zr+Ti)=1.05、200℃、水熱反應(yīng)2小時(shí)的反應(yīng)條件，有效合成了晶面發(fā)育完全、晶粒結(jié)晶完整、晶粒細(xì)小、形態(tài)為顆粒狀或四方柱狀、晶粒度50nm以下、顆粒均勻、顆粒度1-2μm、分散性好、燒結(jié)活性高的四方晶系鋯鈦酸鉛(PZT)壓電微晶粉體，其晶格參數(shù)為：a=b=4.0194A、c=4.0747A、c/a=1.0137、v=65.83

2、A3。 應(yīng)用結(jié)晶學(xué)與晶體化學(xué)的有關(guān)理論知識(shí)分析了PZT微晶體的結(jié)構(gòu)特征。PZT微晶的晶體結(jié)構(gòu)隨反應(yīng)堿度增大和反應(yīng)溫度升高的變化較大：晶胞參數(shù)a增大、晶胞參數(shù)c減小、四方度c/a減??；晶粒度隨反應(yīng)堿度增大和反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而增大，隨著反應(yīng)溫度升高而降低。通過(guò)熱學(xué)性質(zhì)分析表明，水熱合成的PZT微晶對(duì)鉛成分起到了很好固化作用，防止了鉛成分的高溫?fù)p失。 采用模壓成型技術(shù)，加入5％粘合劑，在200MPa壓制10分鐘，完成了機(jī)械強(qiáng)度較好

3、的PZT陶瓷素坯制備。 采用密閉燒結(jié)法進(jìn)行了PZT陶瓷素坯的燒結(jié)與性能實(shí)驗(yàn)。納米化的PZT晶粒有效降低了燒結(jié)溫度，PZT陶瓷有效燒結(jié)溫度在1050℃～1200℃之間；燒結(jié)后PZT微晶形貌為較規(guī)則的等軸狀，各晶面指數(shù)顯露的更為完全，表面光潔，晶粒尺寸1-3μm；晶格參數(shù)a、c以及c/a隨著燒結(jié)溫度的升高和燒結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)而增大；晶胞體積隨燒結(jié)溫度的升高先增大后減少，隨著燒結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)而增大；1150℃燒結(jié)3小時(shí)，PZT微晶的晶格參數(shù)

4、為：a=b=4.0271A、c=4.1453A、c/a=1.0294、v=67.23A3。PZT陶瓷的相對(duì)介電常數(shù)εr隨著c/a的增大而減小，壓電系數(shù)d33隨著c/a的增大而增大；1150℃燒結(jié)3小時(shí)，PZT陶瓷的相對(duì)介電常數(shù)εr=617、壓電系數(shù)d33=226pC/N。 通過(guò)XPS分析，水熱合成的PZT微晶在燒結(jié)前后，鋯、鈦、鉛三元素的化合價(jià)均分別為+4價(jià)、+4價(jià)和+2價(jià)，符合PZT材料化合價(jià)的要求。 結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，論