锰掺杂对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

摘要

采用传统陶瓷工艺制备了Pb(Ni1/2W1/2)O3Pb(Mn1/3Sb2/3)O3Pb(Ti,Zr)O3xMnO2压电陶瓷,分析了经1150℃烧结2h制备的陶瓷样品的相结构组成。实验结果表明:所有陶瓷样品均为钙钛矿相,未发现其它晶相。随着锰掺杂量的增加,陶瓷晶粒逐渐长大。研究了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷介电和压电性能的影响。结果表明:随着锰掺杂量的增加,材料逐渐变“硬”,当MnO2掺杂量少于0.2%(按质量计,下同)时,相对介电常数εr、压电常数d33和机械品质因数Qm逐渐增加,介电损耗tanδ减小;当MnO2掺杂量多于0.2%时,εr、d33和Qm逐渐降低,tanδ增加。随着锰掺杂量的增加,机电耦合系数kp和Curie温度θC逐渐减小。MnO2掺杂量为0.2%的压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器。其压电性能为:εr=2138,tanδ=0.0058,kp=0.613,Qm=1275,d33=380pC/N和θC=205℃。