PZT-PMN系壓電陶瓷的改性研究.pdf

1、本文利用先驅(qū)體工藝，在780℃下合成了單相的PZTMN粉料。并對PZTMN基三元系壓電陶瓷的改性進(jìn)行了詳細(xì)的研究。采用XRD、SEM以及宏觀物理性能測試等方法，對陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能、電學(xué)性能進(jìn)行了分析討論。 為提高PZTMN系壓電陶瓷的力學(xué)性能，我們通過雙先驅(qū)體法制備了(Pb0.95Sr0.05)[(Zr0.5Ti0.5)0.8(Mg1/3Nb2/3)0.2]0.98Nb0.02O3.01+aZrO2復(fù)合材料，即在基體

2、中添加第二相氧化物。SEM分析表明，摻入改性氧化物后，瓷體的穿晶斷裂情況明顯增多?；烊氲难趸锖吭?～2mol％的范圍內(nèi)時(shí)，材料的力學(xué)性能隨氧化物含量的增加而增加，第二相氧化物含量a=0.02時(shí)PSZTMN復(fù)合材料的力學(xué)性能達(dá)到最佳值，斷裂韌性KIC由a=0時(shí)的0.83MPam1/2增至a=0.02時(shí)的0.98MPam1/2?？箯潖?qiáng)度σ由a=0時(shí)的78MPa增至a=0.02時(shí)的99MPa。當(dāng)繼續(xù)增加第二相氧化物摻入量時(shí)，材料的力學(xué)性能

3、開始下降。通過對材料的電學(xué)測試表明，在第二相氧化物含量a=0.02時(shí)其電學(xué)性能也比基體有所提高。 為進(jìn)一步提高PZTMN基壓電陶瓷的電學(xué)性能，對基體進(jìn)行了摻雜改性，F(xiàn)e3+離子按如下表達(dá)式進(jìn)行摻雜： Pb((Zr0.5Ti0.5)0.8(Mg1/3Nb2/3)0.2)(1-c)FecO(3-0.5c)+0.02ZrO2。研究了Fe2O3含量對PZT-PMN復(fù)合陶瓷的結(jié)構(gòu)、燒結(jié)特性及電性能的影響，探討了Fe3+離子在PZT

4、-PMN系統(tǒng)中的摻雜機(jī)理。研究表明，少量的少量Fe摻雜有助于陶瓷的致密化；該體系材料的最佳極化條件為：極化電壓3KV/mm；極化溫度120℃；極化時(shí)間30分鐘。在1260℃的燒結(jié)溫度下，F(xiàn)e2O3摻入量c=0.02時(shí)，該復(fù)合材料介電性能最為優(yōu)越，壓電性能也有所提高，繼續(xù)增加Fe2O3摻入量，材料的電學(xué)性能迅速下降。通過Fe2O3摻雜改性，得到了最優(yōu)性能為：εr=2215，tanδ=0.016，Tc=310℃，d33=520pC/N，Kp