PbNb2O6基高居里溫度壓電陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、偏鈮酸鉛（PbNb2O6）是最早發(fā)現(xiàn)的鎢青銅結(jié)構(gòu)壓電陶瓷，具有居里溫度高、機械品質(zhì)因數(shù)低等特點，可以滿足高溫條件下的換能器要求。但純偏鈮酸鉛陶瓷難以制備，其燒結(jié)溫度很高（約1250℃），并且只有在急速冷卻的情況下才可能得到正交鐵電相的鎢青銅結(jié)構(gòu)。本課題通過Sr2+和Ta5+取代摻雜和兩步燒結(jié)的方法改善陶瓷的燒結(jié)特性，研究摻雜離子對陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)、致密度以及介電、鐵電和壓電等電學(xué)性能的影響。
　　首先，研究了Pb0.92Sr0.08

2、Nb2O6（PSN）陶瓷和Pb0.92Sr0.08(Nb0.95Ta0.05)2O6（PSNT）陶瓷的燒結(jié)特性。研究發(fā)現(xiàn)Sr2+摻雜可以降低陶瓷的燒結(jié)溫度，PSN陶瓷在燒結(jié)溫度為1240℃時形成正交鐵電相；而Ta5+可以進一步降低陶瓷的燒結(jié)溫度，在燒結(jié)溫度為1220℃時就可以得到正交鐵電相的PSNT陶瓷。對陶瓷樣品的體積密度測定之后，發(fā)現(xiàn)PSN陶瓷和PSNT陶瓷的致密度隨燒結(jié)溫度的升高呈先升高后降低的趨勢。
　　其次，研究普通燒結(jié)

3、和兩步燒結(jié)兩種不同的燒結(jié)方法制備Pb1-xSrxNb2O6（0≤x≤0.10）陶瓷樣品。普通燒結(jié)法制備的陶瓷，x=0，x=0.02組分形成的是三方非鐵電相的鎢青銅結(jié)構(gòu)，x≥0.04時形成的是正交鐵電相；而兩步燒結(jié)法制得的陶瓷樣品，除了純偏鈮酸鉛組分，其他各組分均形成了正交鐵電相。從顯微結(jié)構(gòu)中看到，適量的Sr2+離子摻雜有利于細化陶瓷的晶粒，但過量則會導(dǎo)致氣孔率明顯增加。測試陶瓷樣品的介溫譜顯示，兩種燒結(jié)方法制得陶瓷的居里溫度均高于550

4、℃，且在低于400℃時，介電常數(shù)有很好的溫度穩(wěn)定性，適于在高溫環(huán)境下使用。當(dāng)x=0.08時，普通燒結(jié)法制備的陶瓷壓電常數(shù)d33=43 pC/N，機電耦合系數(shù)kt=34.85％，機械品質(zhì)因數(shù)Qm=11.48，具有比較好的電學(xué)性能。
　　第三，研究了兩步燒結(jié)法制備的Ta5+摻雜不同含量的Pb0.92Sr0.08(Nb1-yTay)2O6（0≤y≤0.09）陶瓷的相結(jié)構(gòu)、致密度及介電、鐵電、壓電等電學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)各組分均形成了正交鐵電