大應(yīng)變PSN-PNN-PZT壓電陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、本文通過傳統(tǒng)固相法制備了四元體系yPSN-0.3PNN-(0.7-y)PZT（y=0-0.02）壓電陶瓷，通過對物相分析、微觀結(jié)構(gòu)的觀察和壓電介電性能的分析，討論了PSN對體系準(zhǔn)同型相界的影響，以及對壓電介電性能的影響，最終確定性能最優(yōu)的最佳組分，然后對最佳 PSN含量的配方進(jìn)行工藝（合成溫度、極化條件）的優(yōu)化以及進(jìn)行La摻雜，以實現(xiàn)大應(yīng)變壓電陶瓷的應(yīng)用。
　　通過研究不同PSN含量對yPSN-0.3PNN-(0.7-y)PZT四

2、元體系準(zhǔn)同型相界處Zr/Ti的影響，并討論了其對性能的影響。發(fā)現(xiàn)隨著PSN含量的增加，處于準(zhǔn)同型相界處的Zr/Ti逐漸減小，即隨著PSN含量的增加，鈮銻鈮鎳鋯鈦酸鉛四元體系的準(zhǔn)同型相界是逐漸向富鈦區(qū)移動。在燒結(jié)溫度為1240℃時，體系壓電系數(shù)、機(jī)電耦合系數(shù)、介電常數(shù)隨著PSN含量的增加均先增加后減小。當(dāng)PSN含量為1.5mol％時，體系性能達(dá)到最佳。PSN-PNN-PZT壓電陶瓷的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀是蝴蝶狀曲線，電滯回線是典型的矩形狀曲線

3、，隨著 PSN增加，剩余極化強(qiáng)度(Pr)和應(yīng)變極值(Smax)都是先增大后減小，當(dāng)PSN=1.5mol%時，Pr和Smax均達(dá)到最大。
　　研究了0.015PSN-0.3PNN-0.685PZT體系壓電陶瓷，討論了Zr/Ti和合成溫度對材料性能的影響。隨著Zr/Ti的增加，試樣的相結(jié)構(gòu)從四方相逐漸向三方相轉(zhuǎn)變。隨Zr/Ti的增加，d33,kp,ε33T/ε0都是先增大后降低；隨著合成溫度的增加，陶瓷片的d33和εT33/ε0先增加

4、后降低。當(dāng)Zr/Ti=43/57，T合=750℃時，試樣的性能達(dá)到最佳：d33=643pC/N，kp=0.67，ε33T/ε0=4349，tanδ=1.67%，Tc=229℃。本實驗還討論了極化方式對陶瓷性能的影響，發(fā)現(xiàn)陶瓷性能與在極化過程中試樣的冷卻速度有關(guān)，當(dāng)采用無保壓自然冷卻的極化方式時，陶瓷性能最佳：d33=661pC/N，εT33/ε0=4603，tanδ=1.57%。對于0.015PSN-0.3PNN-0.685PZT壓電陶

5、瓷，在電場強(qiáng)度為3kV/mm下，隨著鋯鈦比的增加，剩余極化強(qiáng)度和最大應(yīng)變Smax都是先增加后減小，矯頑場是一直減小。當(dāng)Zr/Ti=43/57時，Smax=0.39%，Pr=33.53μC/cm2，EC=0.8kV/mm。
　　研究了La摻雜0.015PSN-0.3PNN-0.685PZT壓電陶瓷，討論了La的摻雜量、燒結(jié)溫度以及Zr/Ti對體系的準(zhǔn)同型相界和壓電介電性能的影響。隨著La摻雜量、燒結(jié)溫度和Zr/Ti的增加，d33,k