錳摻雜鈮銦鎂酸鉛-鈦酸鉛壓電陶瓷的制備與機(jī)電性質(zhì)研究.pdf

1、Pb(InNb)O-Pb(MgNb)O-PbTiO(PIN-PMN-PT)壓電陶瓷是近幾年逐漸興起的一種三元系壓電陶瓷,它除了擁有優(yōu)異的壓電性能、介電性能和機(jī)電性能外還具有較高的居里溫度和相轉(zhuǎn)變溫度。這些優(yōu)異的性能使PIN-PMN-PT壓電陶瓷成為壓電材料應(yīng)用領(lǐng)域的重要組成部分。Mn摻雜作為一種“硬性摻雜”,可以大幅提高壓電材料的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)、降低介電損耗,使壓電材料的綜合性能得到大幅改善,但關(guān)于Mn摻雜的PIN-PMN-PT陶瓷至今未

2、見(jiàn)報(bào)道。因此,對(duì)Mn摻雜PIN-PMN-PT壓電陶瓷進(jìn)行深入、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)顯得尤為重要。
　　本論文首先對(duì)PIN-PMN-PT陶瓷的制備過(guò)程進(jìn)行研究,總結(jié)出制備PIN-PMN-PT所需的兩種前驅(qū)體MgNb2O6和InNbO4的最佳制備條件為:1000C°-7h-5C°/min和1100C°-7h,PIN-PMN-PT陶瓷的最佳制備條件為1250C°-6h。在PIN-PMN-PT的準(zhǔn)同型相界處制備出三種不同組分的PIN-PMN-PT陶

3、瓷并進(jìn)行性能比較,發(fā)現(xiàn)PIN含量較高的58PIN-8PMN-34PT組分居里溫度可以達(dá)到289C°,壓電常數(shù)33d=438pC/N。當(dāng)PMN含量較高時(shí),6PIN-60PMN-34PT的壓電特性提升33d=550pC/N,但溫度特性有所降低(居里溫度Tc=170C°)。第三種組分24PIN-42PMN-34PT的綜合性能最為優(yōu)異,33d=516pC/N,Tc=205C°,Kp=0.67,mQ=68.34,tan(％)δ=1.67。因此,本

4、文選用24PIN-42PMN-34PT進(jìn)行Mn摻雜的實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文對(duì)具有不同Mn摻雜比例的24PIN-42PMN-34PT壓電陶瓷的鐵電、介電、壓電以及機(jī)電性能進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)Mn摻雜有利于24PIN-42PMN-34PT壓電陶瓷的燒結(jié)和成晶,并且摻雜后的24PIN-42PMN-34PT壓電陶瓷表現(xiàn)出受主摻雜特性:機(jī)電性能上升、鐵電和壓電性能下降。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)24PIN-42PMN-34PT壓電陶瓷中Mn摻雜的最佳比例

5、在1-2mol%附近。在1mol%的摻雜比例下,24PIN-42PMN-34PT壓電陶瓷的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)mQ提高了1547.56%、介電損耗tanδ下降了82.22%、Kp下降了17.91%、33d下降了16.67%。在2mol%的摻雜比例下,24PIN-42PMN-34PT壓電陶瓷的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)mQ提高了2231.46%、介電損耗tanδ下降了63.89%、Kp下降了15.7%、33d下降了32.75%。從綜合性能方面考慮,Mn摻雜PI