組成和工藝條件對四元系PZSN陶瓷材料性能的影響.pdf

1、本文研究了組成和工藝條件對四元系壓電陶瓷材料Pb(Sn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3(PZSN)性能的影響。并運用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對合成后材料的晶相、樣品表面的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析觀察。通過研究不同Zr/Ti比對Pr6O11摻雜PZSN系統(tǒng)性能的影響發(fā)現(xiàn)：在960℃合成溫度下，不同鋯鈦比試樣的主晶相均是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，伴隨有少量焦綠石相：同時隨著Zr/Ti比的

2、增加，四方相逐漸向三方相轉(zhuǎn)變；三方相和四方相共存的準(zhǔn)同型相界位于Zr/Ti比為45/43組成附近；同時隨著Zr/Ti比的增加，系統(tǒng)的居里溫度降低，介電彌散程度增大；在960℃的預(yù)燒溫度、1260℃的燒成溫度，保溫2h工藝條件下，當(dāng)Zr/Ti=45/43時，得到綜合性能優(yōu)良的壓電材料：介電常數(shù)εT 33/ε0=2113，介電損耗tanδ=0.016，壓電常數(shù)d33=420pC/N，機電耦合系數(shù)Kp=66.4％，機械品質(zhì)因數(shù)Qm=923。居

3、里溫度Tc=320℃；在Zr/Ti=45/43時，系統(tǒng)的sE11、K31、d31、ε33T/ε0、tanδ隨溫度的變化也最為平緩。 此外，通過外加MnO2、Sb2O3，研究了不同工藝條件對PZSN系統(tǒng)介電、壓電性能的影響。研究結(jié)果表明：不同工藝的所有樣品均為單一、穩(wěn)定的純四方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，以單相形式存在。極化后的晶格常數(shù)與極化前的相比，極化后點陣常數(shù)c、a值都有所增加，但c增加的較大，說明四方度略有增加。Mn的引入造成了c/a的

4、降低。而Sb2O3的加入使c/a略有增加。一次合成的樣品(3＃)與分步合成的樣品(4＃)相比，后者使得四方度下降。隨著燒結(jié)溫度的升高，晶粒尺寸逐漸增加，當(dāng)燒結(jié)溫度為1260℃時，晶形飽滿，晶粒最為均勻致密。在此溫度下，εT33/ε0、Qm、d33和Kp獲得了極值。綜合比較，較好的實驗結(jié)果是在960℃的預(yù)燒溫度、1260℃的燒成溫度，保溫2h工藝條件下，在PZSN系統(tǒng)中摻雜0.5wt％MnO2和0.5wt％Sb2O3分步合成的樣品，其各項