PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷的性能研究

论文题目: PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷的性能研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料学

作者: 赵莎莎

导师: 孙清池

关键词: 压电陶瓷,四元系,介电,压电性能,准同型相界,温度稳定性

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文采用传统的固相烧结方法制备了Pb(Sn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3- PbZrO3-PbTiO3（PSN-PZN-PZT）四元系压电陶瓷,并通过添加MnO2、Sb2O3、Cr2O3和SrCO3、BaCO3以提高材料的性能。通过X射线衍射（XRD）对合成后材料的晶相进行了分析,用扫描电子显微镜（SEM）观察了样品表面的显微结构,并且讨论了组成和烧结温度对材料介电、压电性能以及温度稳定性的影响。通过研究Zr/Ti比对Cr掺杂PSN-PZN-PZT系统性能的影响发现:三方相和四方相共存的准同型相界位于一个很宽的组成范围内;在960℃的煅烧温度、1260℃的烧结温度且保温2h的条件下,当Zr/Ti=44/44时,得到综合性能优良的压电材料:相对介电常数ε33T/ε0=1665,介电损耗tanδ=0.4%,压电常数d33=314pC/N,机电耦合系数Kp=57.8%,机械品质因数Qm=2614,居里温度Tc=279℃;随着Zr/Ti比的增大,谐振频率的温度系数由正变为负,在Zr/Ti=44/44时获得最小值(TKfr=1.1×10-4/℃),反映了四方相向三方相的转变。此外,研究了Sr含量和Zr/Ti比对Sr、Ba掺杂PSN-PZN-PZT四元系统介电、压电性能的影响。Sr部分置换Pb使得组成从三方相通过准同型相界向四方相移动,极大地降低了居里温度且增大了介电半高宽值。在960℃的煅烧温度、1260℃的烧结温度且保温2h的条件下,当Sr=0.02,Zr/Ti=44/44时,系统的综合性能最佳:ε33T/ε0=1381,tanδ=0.4% , d33=295pC/N,Kp=61.5%,Qm=1447, Tc=254℃;Sr的引入提高了系统的温度稳定性,-2580℃的谐振频率平均温度系数TKfr=3.0×10-5/℃。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 前言

1.2 文献综述

1.2.1 压电效应及其产生机理

1.2.2 压电陶瓷的介电性与介电常数

1.2.3 压电陶瓷的主要性能参数

1.2.4 压电陶瓷的稳定性

1.2.5 掺杂改性

1.2.6 复合钙钛矿氧化物与多元系压电陶瓷

1.2.7 课题的提出

第二章实验过程及测试

2.1 原料及设备

2.2 实验准备

2.3 工艺选取

2.4 性能测试及仪器装置

2.4.1 相对介电常数ε_(33)~T/ε_0及介电损耗tanδ

2.4.2 压电应变常数d_(33)

2.4.3 机电耦合系数K_p和机械品质因素Q_m

2.4.4 居里温度T_C

2.4.5 显微结构及相组成

2.4.6 温度稳定性

第三章实验结果与讨论

3.1 Cr掺杂PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷材料性能的研究

3.1.1 物相分析

3.1.2 显微结构分析

3.1.3 介电和压电性能

3.1.4 居里温度

3.1.5 温度稳定性

3.1.6 烧结温度

3.2 Sr、Ba掺杂PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷材料性能的研究

3.2.1 Sr含量的影响

3.2.2 Zr/Ti比的影响

第四章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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