论文摘要
本文选取0.3PZN-0.7PZT三元系压电陶瓷作为研究对象,研究了Zr/Ti对系统准同型相界及压电、介电性能的影响。通过研究得出:当Zr/Ti介于51/49和48/52之间时,系统处于准同型相界处。材料性能尤以Zr/Ti=49/51时最好。主要参数值为:ε33Tε0=2590,d33=440pC/N,Kp=0.65, tanδ=1.7%,Tc=286℃。本文还研究了烧结温度对压电陶瓷系统微观结构和性能的影响,结果表明:最佳烧结温度是1230℃。此时晶粒生长的均匀致密,粒径大小在（3～5）μm。此外,本文还对不同氧化物掺杂剂对0.3PZN-0.7PZT体系压电陶瓷的掺杂改性进行了研究。通过分析掺杂物Ta2O5和Sb2O5对材料性能的影响,并结合扫描电子显微镜图得出:Ta2O5最佳的掺杂量为0.2wt%, Sb2O5最佳的掺杂量为1wt %,比较各掺杂物的影响结果,以0.20wt% Ta2O5的掺杂对材料性能的提升比较明显: d33=450 pC/N,Kp=0.66,ε33Tε0=2570,Qm=80, tanδ=1.82%。Sb2O5掺杂能促进晶粒的生长,在一定程度上降低烧结温度。另外,本文对Sb2O3的掺杂方式（外加和取代）及Sb离子的价态(Sb3+和Sb5+)对Pb0.95Ba0.05（Zn1/3Nb2/3）0.3（Zr1/2Ti1/2）0.7O3电学性能及温度稳定性的影响进行了研究。结果表明:一定掺杂量能提高陶瓷的电学性能,以外加的方式掺杂时电学性能较好。Sb2O3掺杂后能够改善其谐振频率温度稳定性,以取代的方式掺杂更有利于压电陶瓷温度稳定性的提高;两种价态(Sb3+和Sb5+)掺杂所得到的ε33Tε0、d33和Kp均在烧结温度为1270℃时取得最大值,低于或高于1270℃各个参数都开始下降。两种价态的掺杂所得到的ε33Tε0最大值分别为3217和3357,t anδ随温度变化呈相反的趋势,在1270℃取得最小值2.36%和2.3%。Sb3+掺杂时的谐振频率较高,室温以下,Sb5+掺杂的温度稳定性要比Sb3+好,而在室温以上,两者的谐振频率变化并无明显的区别。随着温度的变化,两者的Kp变化不大,Kp变化率(△Kp/Kp20℃%)随温度的变化趋势相同,从负的温度系数向正的温度系数转变,Sb5+掺杂时稳定性较好。最后本文研究了热处理、烧结制度和埋烧气氛对材料电学性能的影响,得出热处理能够有效的提高陶瓷的介电和压电性能,合理烧结制度的选择有利于本实验样品的电学性能的提高,正确埋烧料的选择对高性能材料的获得影响很大。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 前言1.2 文献1.2.1 压电效应及其产生机理1.2.2 压电陶瓷参数1.2.3 高介电高压电系数陶瓷1.2.4 三元系压电陶瓷1.2.5 掺杂1.2.6 压电陶瓷的稳定性1.3 课题提出的意义及研究内容第二章 实验过程及测试2.1 原料及设备2.2 工艺选取2.3 性能测试及仪器装置33Tε0 及介电损耗tanδ'>2.3.1 相对介电常数ε33Tε0及介电损耗tanδ33'>2.3.2 压电应变常数d33p和机械品质因素Qm'>2.3.3 耦合系数Kp和机械品质因素Qm2.3.4 居里温度Tc2.3.5 温度稳定性2.3.6 显微结构及相组成第三章 0.3PZN-0.7PZT 压电陶瓷配方的确定3.1 准同型相界位置的确定3.2 微观形貌3.3 介电和压电性能3.4 温度稳定性3.5 本章小结第四章 0.3PZN-0.7PZT 体系压电陶瓷的掺杂改性研究2O5 掺杂的研究'>4.1 Ta2O5掺杂的研究4.1.1 显微结构4.1.2 机电性能4.1.3 温度2O5 掺杂的研究'>4.2 Sb2O5掺杂的研究4.2.1 显微结构4.2.2 机电性能4.2.3 居里温度随掺杂量的变化4.3 本章小结0.95Ba0.05(Zn1/3Nb2/3)0.3(Zr0.5Ti0.5)0.7O3陶瓷微观结构及电学性能的影响'>第五章 Sb 掺杂对 Pb0.95Ba0.05(Zn1/3Nb2/3)0.3(Zr0.5Ti0.5)0.7O3陶瓷微观结构及电学性能的影响2O3掺杂方式对Pb0.95Ba0.05(Zn1/3Nb2/3)0.3(Zr0.5Ti0.5)0.7O3压电陶瓷微观结构及电学性能的影响'>5.1 Sb2O3掺杂方式对Pb0.95Ba0.05(Zn1/3Nb2/3)0.3(Zr0.5Ti0.5)0.7O3压电陶瓷微观结构及电学性能的影响5.1.1 晶相结构5.1.2 微观结构5.1.3 介电和压电性能5.1.4 介电稳定性5.1.5 温度稳定性0.95Ba0.05(Zn1/3Nb2/3)0.3(Zr0.5Ti0.5)0.7O3压电陶瓷微观结构及电学性能的影响'>5.2 Sb离子价态对Pb0.95Ba0.05(Zn1/3Nb2/3)0.3(Zr0.5Ti0.5)0.7O3压电陶瓷微观结构及电学性能的影响5.2.1 物相分析5.2.2 介电和压电性能5.2.3 频率常数及温度稳定性5.2.4 机电耦合系数随温度的变化5.3 烧结工艺对陶瓷机电性能及稳定性的影响5.3.1 低温热处理对机电性能的影响5.3.2 烧结制度对机电性能的影响5.3.3 烧结气氛的影响5.4 本章小结第六章 结论参考文献发表论文和参加科研情况说明致谢
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