PZT基壓電陶瓷的摻雜改性和低溫燒結(jié)研究.pdf

1、PZT基壓電陶瓷材料具有性能穩(wěn)定、機電性能優(yōu)異、容易制造、價格低廉等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于電子元器件中。而0.2PZN-0.8PZT體系和0.02PNW-0.07PMN-0.91PZT體系具有優(yōu)異的壓電性能和良好的燒結(jié)特性。為了進一步提高其壓電性能、改善燒結(jié)性能，分別對兩個體系進行了摻雜改性和低溫燒結(jié)實驗。通過摻雜改性實驗，揭示了摻雜的微觀作用機制，確定了Cr2O3和Fe2O3的固溶限度，科學解釋了壓電性能的極值變化，具有較高的理論意義和

2、實用價值。本論文提供了一種分析摻雜誘導的兩相共存壓電陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)變化的有效方法——拉曼散射。通過低溫燒結(jié)研究，獲得的具有良好電學性能的950℃燒結(jié)的壓電陶瓷，在大功率壓電變壓器上具有較好的應(yīng)用前景，有助于降低多層壓電器件的生產(chǎn)成本。 Cr2O3和Fe2O3摻雜的0.2PZN-0.8PZT陶瓷的電學性能得到進一步優(yōu)化。Cr2O3和Fe2O3在鈣鈦礦晶格中的固溶限度在0.3wt％附近。在固溶限度內(nèi)，Cr2O3和Fe2O3能有效溶入

3、主晶格，導致三方-四方相變和四方畸變，并促進晶粒長大和燒結(jié)致密。最優(yōu)的壓電性能在固溶限度處獲得。這種極值型變化應(yīng)歸因于受主摻雜對相結(jié)構(gòu)、疇壁移動和晶界遷移的影響。 Raman散射被用于研究摻雜引起的0.2PZN-0.8PZT陶瓷微觀結(jié)構(gòu)的變化。在分析PZT陶瓷Raman光譜的基礎(chǔ)上，對0.2PZN-0.8PZT陶瓷的Raman振動模式進行了標定。通過分析不同振動模式的Raman位移及相對強度，確定了Cr2O3和Fe2O3摻雜引起

4、的相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變趨勢，并解釋了四方度和居里溫度變化的原因。該結(jié)論與XRD分析結(jié)果是一致的。 BiFeO3是一種典型的具有較低熔點的鈣鈦礦型化合物。為了實現(xiàn)PNW-PMN-PZT體系的低溫燒結(jié)，BiFeO3被作為燒結(jié)助劑引入體系。加入10mol％BiFeO3可使PNW-PMN-PZT體系的燒結(jié)溫度從1200℃降低到950℃，并仍保持良好的電學性能。研究表明，加入10mol％BiFeO3在950℃燒結(jié)的陶瓷具有均勻、致密的晶粒，其性能達