PBSZT壓電陶瓷的制備及增強(qiáng)增韌.pdf

1、以(Pb0.70Ba0.26Sr0.04)(Zr0.52Ti0.48)O3(PBSZT)為基礎(chǔ)材料，通過Bi2O3摻雜、添加鈦酸鉀晶須(KTOw)，以及復(fù)合Bi2O3摻雜和添加鈦酸鉀晶須三種方式改善其機(jī)械性能(彎曲強(qiáng)度((ó)b)、斷裂形變(△p))。藉助掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射(XRD)表征陶瓷樣品的結(jié)構(gòu)和物相組成，采用X射線能譜分析樣品的成分；通過相關(guān)儀器表征試樣的功能特性：相對(duì)介電常數(shù)(εr)、介質(zhì)損耗(tanδ)、電

2、滯回線、壓電應(yīng)變常數(shù)(d33、d31)機(jī)電耦合系數(shù)(kp)。
　　 適量Bi2O3(0～0.3wt.％)摻雜可使Bi-PBSZT陶瓷晶粒細(xì)化，致密度提高，((á)b)增大；同時(shí)，Bi3+取代pb2+使Bi-PBSZT晶格發(fā)生改變，Pb富集于晶界處的玻璃相以及Bi3+與A位pb2+空位之間的偶極矩的壓抑作用使陶瓷的εr和d31下降。當(dāng)Bi2O3摻雜量為0.3wt.％時(shí)，Bi-PBSZT陶瓷的性能得到優(yōu)化，(á)b為140.37MP

3、a，δr為5520，d31為518×10-12m/V。
　　 KTOw的加入在陶瓷結(jié)構(gòu)內(nèi)引入均勻分布的微孔(10μm左右)，形成微孔增韌機(jī)制，提高試樣的斷裂形變，同時(shí)隨著KTOw含量的增加，陶瓷密度減小，強(qiáng)度下降；KTOw的加入對(duì)功能特性的影響，其中εr、tanδ逐漸下降，而d33表現(xiàn)開口向下的拋物線式變化， kp與其變化一致。相比PBSZT，KTOw加入0.5wt.％時(shí)，d33達(dá)到最大值471.4×10-12m/V，提高26.

4、2％，△p提高4.2％；KTOw加入1.0wt.％時(shí)，d33下降3.9％，△p達(dá)到最大值2.45mm，提高28.9％?！半p升”作用的出現(xiàn)，使KTOw成為較好的候選壓電陶瓷增韌劑。
　　 Bi2O3和KTOw同時(shí)發(fā)揮各自功效，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、介電特性、壓電特性均表現(xiàn)為單一方式改性結(jié)果的復(fù)合，而斷裂形變得到更大的提高。在0.3wt.％Bi2O3與1.0wt.％KTOw組合改性得到的復(fù)合試樣中，斷裂形變達(dá)到最大值3.18，相比PB