低温烧结PZT-PbO·WO压电陶瓷性能研究

摘要

为了降低PZT压电陶瓷的烧结温度,同时提高其综合性能,本论文以固态氧化物为原料,通过添加具有改性作用的低熔点化合物PbO·WO<,3>,采用一次合成工艺制备PZT-PbO·WO<,3>压电陶瓷.陶瓷材料在较低温度下实现液相烧结,液相烧结的过程有利于晶粒的致密化,提高材料的体积密度.实验主要研究PbO·WO<,3>含量、准同型相界附近锆含量对陶瓷介电性能、压电性能、居里温度的影响,然后在此基础上进行了烧结温度、保温时间、极化工艺对材料性能影响的研究.粉末在900℃合成并保温2h,得到钙钛矿结构.研究发现:PbO·WO<,3>最佳掺杂量为0.5﹪,Zr含量为52﹪时材料处于准同型相界内； Pb<,1.05>(Zr<,0.52>Ti<,0.48>)O<,3>-0.5mol﹪(5PbO·WO<,3>)压电陶瓷在1100℃保温时间为2小时条件下烧结而成,在120℃硅油中,2500V/mm场强下持续极化30分钟,样品达最佳性能.测得的最佳性能参数为:介电常数ε33<'T>/ε<,0>=1593,介电损耗tanδ=0.019,压电系数d<,33>=363PC/N,机电耦合系数K<,p>=0.60,机械品质因数Q<,m>=66,电阻率pv=5.65×10<'12>Ω·cm,居里温度T<,c>=361.367℃.通过和传统温度(1260℃)下烧结而成的PZT压电陶瓷综合性能的比较,本实验不仅降低了其烧结温度,而且提高了材料的综合性能.论文后期对陶瓷的低温液相烧结和改性原理进行了深入地探讨. 本文通过X射线衍射(XRD)对合成后材料的晶相进行了分析；用扫描电子显微镜(SEM)观察样品表面的显微结构.

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第一章绪论

1.1前言

1.2文献综述

1.2.1压电效应的发现及其产生机理

1.2.2压电陶瓷的发展及应用

1.2.3低温烧结的提出以及发展过程

1.2.4压电陶瓷电性能的影响因素

1.2.5本课题研究的主要内容

第二章实验方法

2.1原料及设备

2.2实验准备：PNA粘合剂的配置

2.3工艺选取

2.4性能测试及仪器装备

第三章结果与讨论

3.1 Pb1.05(Zr0.52Ti0.48)O3-x％(5PbO·WO3)系列

3.1.1样品的XRD测试

3.1.2 PbO·WO3对陶瓷密度和电性能的影响

3.1.3系列小结

3.2 Pb1.05(ZrxTi1-x)O3-0.5mol％(5PbO·WO3)系列的配方

3.2.1样品的XRD测试

3.2.2样品的SEM测试

3.2.3样品的性能测试

3.3烧结工艺对Pb1.05(Zr0.52Ti0.48)O3-0.5 mol％(5PbO·WO3)压电陶瓷性能的影响

3.3.1烧结温度的确定

3.3.2保温时间的确定

3.4极化条件的选择

3.4.1极化场强的确定

3.4.2极化温度的确定

3.4.3极化时间的确定

3.5电阻率与掺杂量和烧结温度的关系

3.6低温烧结机理的探讨

3.6.1烧结理论基础

3.6.2 PZT-PbO·WO3陶瓷低温烧结机理

第四章结论

参考文献

科研及发表论文情况

致谢