四方相锆钛酸铅陶瓷制备及温度稳定性研究

采用传统固相法制备了Pb(Zr_(1-x)Ti_(x))O_(3)陶瓷,通过调节锆钛摩尔比将其定位于四方区域以改善温度稳定性,并通过优化烧结温度改善电学性能。实验结果表明,当x=0.52时,体系处于四方区域,此时陶瓷的温度稳定性有所提升,在室温~300℃时,d33变化率为±14.7%。在1250℃下烧结的Pb(Zr_(0.48)Ti_(0.52))O_(3)陶瓷具有最佳的电学性能:压电常数d_(33)=183 pC/N,居里温度TC=402℃,相对介电常数ε_(r)=1209。

Sb^(3+)和Ba^(2+)共掺杂锆钛酸铅压电陶瓷的制备与表征

以三氧化二锑、碳酸钡为掺杂原材料,采用固相烧结法制备了Sb^(3+)和Ba^(2+)共掺杂锆钛酸铅陶瓷。利用XRD、SEM、自动元件分析仪、准静态D33测量仪、精密阻抗分析仪等对介质的物相、微观形貌、机电性能进行了研究。实验结果表明,Sb^(3+)和Ba^(2+)共掺杂锆钛酸铅陶瓷具有更好的致密性,当掺杂质量分数为1%的Sb_(2)O_(3)和2%的BaO时,机电性能显著提升,相对介电常数为1854,压电系数为439.6 pC/N,机电耦合系数为66%,居里温度从398℃降至380℃。高的压电系数有利于提升锆钛酸铅所制备电子元器件的接收和发射的灵敏度。

锆钛酸铅/高分子复合膜的吸声特性

以锆钛酸铅（ＰＺＴ）压电陶瓷微粒为填料，分别与丙烯酸酯共聚物和环氧树脂复合制得ＰＺＴ／高分子（ＰＺＴ／Ｐ）复合膜。用驻波管法测定了复合膜的吸声特性。用动态粘弹仪测定了复合膜的阻尼特性。实验结果表明，在声频３７５～２０００Ｈｚ范围内，在聚合物中加入ＰＺＴ微粒并使其极化产生压电性，可使其吸声性能增加。动态粘弹实验结果表明。

两步沉淀法合成钙钛矿相锆钛酸铅粉体及其相形成机制

用两步沉淀法低温合成了纯钙钛矿相锆钛酸铅(PbZr0.52Ti0.48O3,PZT)粉体,并利用差热分析测定了合成粉体的反应活化能,从动力学上研究了钙钛矿相PZT的形成机制。结果表明:两步沉淀法合成PZT粉体遵循连续反应机理,在热处理过程中,前驱体粉体在500℃处理后主要形成钙钛矿相,并伴有少量焦绿石相。经600℃煅烧后则完全转化为钙钛矿相。这是由于形成焦绿石相的反应活化能远大于焦绿石相转化为钙钛矿相的反应活化能,因此500℃处理后生成的少量焦绿石相在600℃处理后完全转化为钙钛矿相。

锆钛酸铅镧纤维1-3压电复合材料的制备及性能

以锆钛酸铅镧[(Pb1–xLax)(Zr1–yTiy)O3,PLZT]压电陶瓷、聚乙烯醇[(C2H4O)n]和丙三醇(C3H7O3)为原料,用塑性聚合物法制备了PLZT陶瓷纤维。通过排列PLZT陶瓷纤维,灌注环氧树脂E–51的方法制备了陶瓷相体积分数为30%的PLZT/E–51型1–3压电复合材料。用扫描电子显微镜和X射线衍射分别进行显微结构和相结构分析。结果表明:排胶、烧结后PLZT陶瓷纤维横截面直径约250μm,为三方相钙钛矿结构。1–3压电复合材料的压电常数(d33)、相对介电常数(εr)、厚度机电耦合系数(kt)、径向机电耦合系数(kp)、各项异性(kt/kp)和声阻抗(Z)分别为500×10–12C/N,626,0.67,0.30,2.23和11.03×106kg/(m2·s)。该1–3压电复合材料的各向异性远远大于纯陶瓷的,Z显著减小,接近聚合物的水平,使1–3压电复合材料作为超声换能器材料使用时,其探测分辨率明显提高且更易找到与之匹配的背衬。

在ITO玻璃衬底上制备锆钛酸铅铁电薄膜

利用射频反应性溅射沉积技术在掺Sn的In2 O3导电透明膜(ITO)衬底上制备了钙钛矿型Pb(Zr,Ti)O3(PZT)铁电薄膜 .研究了沉积参量与热处理工艺对铁电薄膜结构和性能的影响 .运用X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电镜等技术 ,分析了薄膜的晶体结构、表面形貌和表面元素化学状态 .测量了不同处理条件下薄膜的铁电性能 .结果表明 :在掺Sn的In2 O3导电透明膜衬底上可以得到表面无裂纹、化学计量比符合要求的PZT薄膜 ;薄膜中晶粒均匀分布 ,平均尺寸约 2 50nm ,呈四方状和三角状 ;溅射气氛中氧含量和退火温度对薄膜结构、化学计量比和铁电性能都有明显影响 .

Pb用量对锆钛酸铅薄膜微观结构和铁电性能的影响

在Pt／Ti／SiO2/Si基片上,通过多次匀胶旋涂-预热处理工艺制备了PbTiO3(PT)无机薄层夹心的锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)薄膜,然后经650℃退火处理得到了所需的具有钙钛矿结构的PZT铁电薄膜。用X射线衍射、原子力显微镜表征了PZT铁电薄膜微观结构,并测试铁电性能。结果表明:制备PT层时的Pb用量对得到的PZT铁电薄膜的微观结构和铁电性能有重要影响。当Pb过量15%(摩尔分数)左右时,得到的PZT铁电薄膜不仅晶界清晰,晶粒尺寸分布均匀,具有纯钙钛矿结构,而且铁电性能优异,剩余极化强度P=21μC/cm2,矫顽场Ec=37kV/cm。

锆钛酸铅镧陶瓷裂尖处由电场诱发90°铁电畴变的实验研究

用传统陶瓷工艺合成制备了（Ｐｂ０．９６Ｌａ０．０４）（Ｚｒ０．４０Ｔｉ０．６０）０．９９Ｏ３（ＰＬＺＴ）铁电陶瓷，并用Ｘ射线衍射对其结构进行了测定，表明室温下ＰＬＺＴ陶瓷为铁电四方相结构：ａ＝ｂ＝０．４０５５ｎｍ，ｃ＝０．４１０９ｎｍ，ｃ／ａ＝１．０１３．将ＰＬＺＴ陶瓷极化后，在抛光面进行压力为４９Ｎ的Ｖｉｃｋｅｒｓ压痕，并施加强度为０．４Ｅｃ，０．５Ｅｃ，０．６Ｅｃ（Ｅｃ＝１１００Ｖ／ｍｍ）的侧向电场．用场发射扫描电镜研究观察ＰＬＺＴ试样极化前、极化后以及在侧向电场作用下压痕裂纹附近铁电畴结构的形态及其变化．结果表明在０．６Ｅｃ的侧向电场作用下，压痕裂纹附近发生了９０°铁电畴变，在扫描电镜的铁电畴结构形貌图上再次出现了平直的９０°铁电畴界．探讨了９０°铁电畴变的形成及促发机制．

三方/四方相共存铌锑锆钛酸铅压电陶瓷极化的研究

研究了极化条件对三方 /四方相共存 (即准同型相界 ,简称MPB)的铌锑锆钛酸铅 (PNSZT)压电陶瓷性能和结构的影响 .利用XRD探讨了三方、四方相共存PNSZT压电陶瓷极化过程中畴转向、相变、晶格常数的变化、应变 ,分析讨论了极化作用机理 .XRD结果分析表明 :两相共存压电陶瓷极化过程中畴转向的同时伴随着相变 (四方相→三方相 )、应变、晶格常数变化 ;随着极化程度的提高 ,试样的应变量和 90°畴转向率不断增加 ;当达到极化饱和状态时 ,它们也达到最大值 ,其中应变的最大值为 0 .4% ,90°畴的转向率最大值为 41.6 % ,此时样品的介电常数和机电耦合系数也达到最大值 .当 90°畴转向率高和应变大时 ,材料的机电耦合系数和介电常数也大 .90°畴转向率和应变是表征极化程度的微观结构物理量 .

铌锰锆钛酸铅压电陶瓷烧结行为的研究

运用XRD、SEM、TEM、XPS等实验手段,研究了烧结温度对0.05PMnN-0.95PZT (PMnN—PZT)压电陶瓷微观结构、压电性能及锰元素价态的影响.实验结果显示:随烧结温度的降低平均晶粒尺寸减小,四方度也随之减小;机电耦合系数(kp)随烧结温度的升高而提高, 而机械品质因子(Qm)却呈波浪状变化. XPS及TEM实验分析证明:PMnN—PZT陶瓷在烧结过程中出现明显的液相烧结和成分偏离,低温烧结诱导了Mn2+的出现,产生更多的氧空位,从而使低温烧结下的样品Qm值不致降低.

采用金属有机化合物热分解法研制锆钛酸铅薄膜

详细研究了采用金属有机化合物热分解法制备锆钛酸铅 Pb(Zr0 .5 3Ti0 .47) O3铁电薄膜的工艺 ,讨论了影响

基于锆钛酸铅薄膜的变形镜微致动器

以锆钛酸铅(PZT)薄膜作为驱动材料,制备了变形镜的微致动器阵列.使用有限元软件对致动器进行了模拟仿真,得到了驱动器上电极尺寸、Si弹性层厚度等参数对致动器性能的影响,获得了最优化的致动器结构.以钙钛矿相的镍酸镧(LNO)作为PZT薄膜在Pt衬底上生长的缓冲层,增强了PZT薄膜的(100)取向,减小了PZT薄膜的内部应力,提高了致动器的驱动性能.最终制备出的1μm厚PZT薄膜驱动的变形镜微致动器,在10 V直流电压的激励下,具有2.0μm的变形量.以PZT薄膜作为驱动材料制备的变形镜微致动器阵列,对变形镜致动器的微型化和系统集成度的提高具有重要意义.

丁腈橡胶/铌镁锆钛酸铅/碳纤维复合材料的介电性能和压电性能

以丁腈橡胶（NBR）为基体,铌镁锆钛酸铅（PMN）粉体为分散相,碳纤维（CF）为导电填料,制备了压电复合材料,研究了复合材料的压电性能及介电性能。结果表明,80%以上PMN粒子的粒径为0.5～2.0μm,填充密度约为6.6g/cm^3;当填充CF体积分数小于5%时,复合材料的击穿电压受填充CF用量的变化影响不大,当填充CF体积分数达到10%时,复合材料的击穿电压下降到未填充CF复合材料的1/3～1/2,填充CF最佳体积分数为5%;当填充PMN体积分数增至40%后,复合材料的纵向压电应变常数（d33）随PMN用量的增加而增大;适当地延长极化时间和增加极化电压有利于提高d33,最佳极化电压为7kV/mm,最佳极化时间为25min;复合材料的介电常数（ε）随填充PMN用量的增加而增大;当CF用量为0时,复合材料的ε与介电损耗（tanδ）的变化趋势相反;当填充CF体积分数为5%时,复合材料不但具有较高的ε,而且具有较高的tanδ。

锌铌酸铅-锆钛酸铅(PZN-PZT)压电陶瓷和陶瓷纤维的制备

以乙酸铅、丙酸锌、五乙氧基铌、四丙氧基锆和四正丁氧基钛为原料,用溶胶-凝胶法制备了锌铌酸铅-锆钛酸铅(PZN-PZT)凝胶纤维.该纤维经热解、烧结后成为直径约25μm的陶瓷纤维.陶瓷纤维的表面和断面形貌的电子扫描图像显示:该陶瓷纤维均匀致密,呈圆柱形.X射线分析表明:烧结温度影响陶瓷的晶相纯度.当烧结温度高于1250℃时,该陶瓷及陶瓷纤维呈现纯净的钙钛矿晶相.阿基米德法测得陶瓷和陶瓷纤维的密度分别为7.70×103kg/m3和7.80×103kg/m3.对陶瓷含量为63%的PZN-PZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料压电片,测得其机电转换常数kt、压电常数d33和相对介电常数ε分别为:0.65、403pC/N和1300.以溶胶-凝胶法制备的超细粉体为原料烧结成的PZN-PZT陶瓷,其kt、d33和ε分别为0.48、600pC/N和2627.

两步沉淀法合成锆钛酸铅相形成的反应机理

用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)研究了两步沉淀法合成钙钛矿相锆钛酸铅(PbZrxTi1–xO3,PZT)的相形成机理和准结晶学相界。结果显示:两步沉淀法合成的PZT粉体为纯钙钛矿相,低温煅烧时,优先形成菱方相PZT。XRD分析结果表明:900℃煅烧合成的PZT粉体,摩尔组成在0.47≤x≤0.55范围时,菱方相和四方相共存,两相相等的组成点为x=0.515。基于PbO–PZT和PZT–ZrxTi1–xO3(ZT)2个反应界面以及离子扩散,提出了关于两步沉淀法合成PZT相形成反应机理的模型。

锰锑酸铅-锌铌酸铅-锆钛酸铅陶瓷的压电性能

以同时位于准同型相界的Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05(Zr1/2Ti1/2)0.95O3(PMnS PZT)与Pb(Zn1/3Nb2/3)0.28(Zr1/2Ti1/2)0.72O3(PZN PZT)组合而成的xPb(Mn1/3Sb2/3)0.05(Zr1/2Ti1/2)0.95O3(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)0.28(Zr1/2Ti1/2)0.72O3[xPMnS(1-x)PZN]四元系压电陶瓷为研究对象,研究了PZN和PMnS含量的变化对xPMnS(1-x)PZN材料结构与性能的影响,制备了具有高性能的四元系xPMnS(1-x)PZN陶瓷材料。结果表明性能最好的组成位于准同型相界附近靠近四方相含量较高的区域。Ba2+,Sr2+取代显著提高了材料的压电性能,Ba2+取代0.5PMnS0.5PZN的性能为压电系数d33=406pC/N,机电耦合系数kp=0.55,介电常数ε3T3/ε0=2183,机械品质因数Qm=1077和介电损耗tanδ=2.7%;Sr2+取代0.6PMnS0.4PZN的性能为d33=438pC/N,kp=0.55,ε3T3/ε0=2701,Qm=1073和tanδ=3.3%。

锆钛酸铅镧陶瓷微结构和介电性能研究

研究了Ｚｒ／Ｔｉ比为６５／３５、掺Ｌａ分别为８、９、１２、１６．７％（ｍｏｌ％）的锆钛酸铅镧（ＰＬＺＴ８／６５／３５、９／６５／３５、１２／６５／３５、１６．７／６５／３５）陶瓷的微结构和介电性能。ＸＲＤ研究表明，ＰＬＺＴ中存在着｛ｈ＋１２，ｋ＋１２，ｌ｝型超结构；随着Ｌａ含量的增加，有序度增加，当Ｌａ含量为１２％时达到最大，继之下降。提出了Ａ位离子有序的体心立方超结构模型。介电常数与温度关系研究表明，随着Ｌａ含量的增加，弥散相变度参数δ单调上升，而频率色散度参数ΔＴ０先是增加，然后下降。表明其介电弛豫行为与Ｌａ含量密切相关。

0-3型铌镁锆钛酸铅/环氧树脂复合材料的介电和阻尼性能

采用树脂浇注成型法制备了0-3型铌镁锆钛酸铅(PMN)/环氧树脂(EP)复合材料,并用差示扫描量热仪(DSC)研究了PMN对环氧树脂固化性能的影响。介电性能研究表明,随着PMN质量分数的增加,介电常数和介电损耗都呈非线性增大;在小于105Hz频率范围内,介电常数随频率增大迅速降低,这主要是受复合材料界面极化影响,频率较高时,介电常数变化较小,表现出较好的频率稳定性;在测试频率范围内,介电损耗随频率的升高略有降低,但变化幅度很小。动态热机械分析(DMA)表明,复合材料的储能模量随PMN含量的增加而增大,损耗模量和阻尼损耗因子的峰值及阻尼温域受PMN含量的影响较大,当PMN含量为87.24 wt%时在90℃附近观察到新的阻尼损耗因子峰出现,且该峰对应的温度不随频率的改变而移动,该阻尼损耗因子峰可能为复合材料的介电损耗耗能所致。

锰锑酸铅-锌铌酸铅-锆钛酸铅陶瓷的铁电性能

通过电滞回线测试,探讨了xPb(Mn1/3Sb2/3)0.05(Zr1/2Ti1/2)0.95O3(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)0.28(Zr1/2Ti1/2)0.72O3[xPMnS-(1-x)PZN]陶瓷的铁电性能及铁电相变特性。同时研究了Ba2+取代Pb2+对材料铁电性能的影响。结果表明:三方相含量较高的0.2PMnS-0.8PZN陶瓷具有较高的矫顽场和较大的剩余极化强度;四方相含量较高的0.5PMnS-0.5PZN和0.6PMnS-0.4PZN陶瓷具有较低的矫顽场和较小的剩余极化强度,Ba2+取代使三方相含量增加,铁电性能明显提高。

溶胶-凝胶法合成锆钛酸铅陶瓷材料及其特性研究

以丁醇钛、乙醇锆、醋酸铅为原料,采用溶胶-凝胶新工艺,成功地制备出锆钛酸铅陶瓷材料。本文主要对成胶规律.粉末的特性及陶瓷材料的电性能进行了研究。结果表明:用溶胶一凝胶法制备的陶瓷粉料具有纯度高,合成温室低等特点,由此所制备的陶瓷样品具有优良的介电和压电性能。