凝胶注模在PMN-PZT压电陶瓷中的应用

将凝胶注模成型技术应用于三元系压电陶瓷PMN-PZT的制备工艺中,重点讨论了分散剂、浆料pH值和固相含量对注模浆料粘度的影响,制备出固相含量高达55%(体积分数)、粘度<1Pa.s的压电陶瓷悬浮体,使用该浆料可获得达理论密度95%以上的致密PMN-PZT压电陶瓷。

锂和锰掺杂PMN-PMN-PZT陶瓷电性能的研究

采用传统陶瓷工艺制备了不同Li2CO3和MnO2掺杂的PMN-PMN-PZT四元系压电陶瓷.用XRD技术分析了陶瓷的相结构,研究了不同Li2CO3和MnO2添加量对陶瓷的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tanδ的影响.结果表明,在840℃预烧、1 000℃烧结下,当Li2CO3质量分数为0.1%、MnO2质量分数为0.2%时,陶瓷具有优良的电性能.其主要性能参数为:Kp=0.58,Qm=1 702,d33=268pC/N,r=1.91Ω,tanδ=0.005 2,该材料可作为大功率压电变压器的候选材料.

锰掺杂对PMN-PZT陶瓷介电性能的影响

研究了锰掺杂对富锆PMN-PZT（铌镁酸铅一锆钛酸铅）陶瓷材料的相组成、微观结构、介电性能等方面的影响，并对实验结果作出物理机理的解释。实验结果表明：适量的锰掺杂有助于陶瓷晶粒的生长，并能有效地降低PMN-PZT陶瓷材料的介电常数和介电损耗，在锰掺杂量为3．0％（原子分数）时，εr：197、tanδ=0．15％，作为用于红外热释电探测器的陶瓷材料具有良好的介电性能。

硝酸锰对PMN-PZT热释电陶瓷性能的影响

研究了硝酸锰溶液掺杂对富锆铌镁酸铅-锆钛酸铅(PMN-PZT)热释电陶瓷材料的相组成、微观结构、介电性能、热释电性能等方面的影响,并对实验结果作出物理机理的解释。实验结果表明,以液态硝酸锰的形式进行锰掺杂使锰的加入更容易,有效改善了固态锰掺杂时析出损失和混合不均等问题;适量的硝酸锰溶液掺杂有助于陶瓷晶粒的生长,能有效地降低PMN-PZT陶瓷材料的相对介电常数(rε)和介电损耗(tanδ),并增加其热释电系数(p);在x(Mn)=3.0%时,制备出综合热释电性能良好的PMN-PZT热释电陶瓷,即室温时rε=197,tanδ=0.15%,p=3.5×10-8C/cm2℃,探测优值FD=8.7×10-5Pa-1/2,低温铁电相-高温铁电相(FRL-FRH)相变温度时rε=300,tanδ=0.45%,pmax=35×10-8C/cm2℃,FD=40.5×10-5Pa-1/2,符合制作热释电红外探测器的要求。

PMN-PZT压电陶瓷的凝胶注模研究

对三元系PMN—PZT压电陶瓷的凝胶注模成形工艺进行了研究,重点讨论了分散剂加入量、pH值、球磨时间与注模浆料流变之间的关系,当分散剂用量为0 .95 %～1 .0 5 % ,pH值为10 .5～11 .5 ,球磨时间为8h时,可以制备出固相含量为5 5 % ,粘度小于1Pa·s的PMN -PZT压电陶瓷悬浮体。将凝胶注模与传统模压成形工艺制备的样品进行了比较,通过扫描电镜(SEM )显微形貌分析和电学性能测定。结果表明:凝胶注模工艺制备的样品与模压工艺制备的样品相比较,其显微结构均匀致密、晶粒大小与晶界分布均匀,气孔率更小,电学性能更均匀。

过量钨和铅对PNW-PMN-PZT陶瓷电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了不同WO3和Pb3O4添加量的PNW-PMN-PZT四元系压电陶瓷,用XRD技术分析了陶瓷的相结构,研究了不同WO3和Pb3O4添加量对陶瓷的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tanδ的影响.结果表明,在800℃预烧温度、1 150℃烧结温度下,当WO3量为0.6%、Pb3O4量为0.5%时,陶瓷具有优良的电性能,其主要性能参数为:Kp=0.66,Qm=1 318,d33=430 pC/N,rε=2 229,tanδ=0.006 6,该材料可作为大功率压电变压器的候选材料.

基于PMN-PT的宽带高灵敏双谐振式声发射传感器研究

声发射传感器被广泛应用于局部放电检测中,而基于PZT压电陶瓷的声发射传感器难以同时满足越来越高的灵敏度和带宽需求。该文设计了一种双谐振式声发射传感器,采用高性能铁电单晶PMN-PT作为压电振子,并使用谐振峰耦合,可同时提升灵敏度和带宽。所制备的传感器实现了76.2 dB的高灵敏度,20~105 kHz的大带宽,且具备良好的稳定性。对比基于PZT-5H的声发射传感器,其具有更高的灵敏度和信噪比。

一步法合成的2.0%Sm-0.25Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-0.75Pb(Zr_(1-x)Ti_(x))O_(3)压电陶瓷的压电性能

通常采用两步合成法制备铌镁酸铅-锆钛酸铅(Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-Pb(Zr,Ti)O_(3),PMN-PZT)压电陶瓷,即先合成MgNb_(2)O_(6)前驱体。工业生产中,两步法生产效率相对较低,成本高,并影响产品性能的一致性。本工作通过高效及低成本的一步合成法,研制了高致密度和高压电性能的2.0%(摩尔分数,下同)Sm-0.25Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-0.75Pb(Zr_(1-x)Ti_(x))O_(3)(Sm-PMN-PZT)压电陶瓷。在x=0.52~0.53范围内,构建了三方相、四方相(R-T)共存的准同型相界(MPBs);Sm3+的引入增强了局域结构异质性,外电场下铁电相变的势垒较低,即自由能曲线的曲率最小,压电性能得到优化。当x=0.525时,陶瓷具有最优的综合电学性能,压电系数d33=645 pC/N,机电耦合系数k_(p)=0.657,相对介电常数ε_(r)=3110,介电损耗tan=1.78%,居里温度T_(C)=242℃。采用瑞利定律分析可知,晶格贡献和可逆畴壁运动的内部压电响应,以及不可逆畴壁运动的外部压电响应均得到提高是该组分陶瓷获得高压电性的重要原因。

PLMN、PLN、PMN体系压电陶瓷性能与结构的对比研究

在PLN -PZT、PMN -PZT两个三元系基础上制备的PLMN -PZT四元系压电陶瓷综合了两个三元系材料的优点 ,既具有良好的压电性能又具有小的损耗 ,是一种优良的压电变压器材料。通过三个体系的比较 ,PLMN -PZT四元系材料适中的四方度、晶粒尺寸及晶界处锰的析出是它具有良好压电、介电性能的结构基础。

不同分散剂在压电陶瓷浆料制备中的作用

高固相、低粘度浆料的获得是凝胶注模成型工艺实现的关键，而分散剂在浆料制备中作用至关重要，采用柠檬酸三胺（TAC）和聚甲基丙烯酸胺（PMAA-NH4）作为压电陶瓷PMN-PZT浆料的分散剂，讨论了两种分散剂对浆料稳定性和流变性的影响。对加入分散剂前后的PMN-PZT浆料进行粒度测定和扫描电镜分析，结果表明：两种分散剂均能减少陶瓷浆料中的颗粒团聚，使颗粒分散更均匀，PMAA-NH4的分散效果优于TAC。

硬盘用压电厚膜微致动器的制作及有限元分析

设计、制作并分析了一种用于高密度硬盘磁头精确定位的新型压电厚膜微致动器.采用流延技术制备PMN-PZT多层膜元件,使用丝网印刷工艺制作Ag/Pd内电极,并对其进行了有限元建模和仿真.仿真结果表明,当采用4层结构的压电厚膜微致动器时,在外加电压±30V的条件下,可以实现0.9216μm的悬臂自由端位移和19.638kHz的谐振频率.

Nb_2O_5掺杂对PMN－PZT系压电陶瓷电性能的影响

从晶体结构和微观组织入手，分析并讨论了掺Ｎｂ２Ｏ５量对３７．５Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３－２５ＰｂＺｒＯ３－３７．５ＰｂＴｉＯ３材料的介电、压电性能的影响行为和影响机制。实验结果表明，当Ｎｂ２Ｏ５的添加量（摩尔比）ｒ（Ｎｂ２Ｏ５）＝１％时，材料有最好的压电性能（ｋｐ＝０．６２，εｒ＝４０００）。

不等价掺杂对Pb（Mg，Nb）O_3－PbZrO_3－PbTiO_3三元系材料的介电、压电性能的影响

探讨了Ｎｂ２Ｏ３和ＭｎＯ２掺杂对３７．５ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３－２５ＰｂＺｒＯ３－３７．５ＰｂＴｉＯ３材料的介电、压电特性的影响。结果表明，添加１ｍｏｌ％Ｎｂ２Ｏ３能改善陶瓷的烧结性能，提高材料的体电阻率，从而进一步提高了样品的Ｋｐ及εｒ值；添加１．０ｍｏｌ％ＭｎＯ２能有效提高Ｑｍ，但同时降低了Ｋｐ及εｒ值。

PMN—PZT压电陶瓷电疲劳研究

研究了电场强度、电源频率、晶粒尺寸及掺杂Ｓｎ元素等对常压烧结ＰＭＮ－ＰＺＴ压电陶瓷电疲劳的影响。并对ＰＭＮ－ＰＺＴ压电陶瓷电疲劳机理进行了初步的探讨。

BiFeO_3对0.02PNW-0.07PMnN-0.91PZT低温烧结陶瓷微观结构和压电性能的影响

研究了BiFeO3对950℃烧结Pb0.94Sr0.06(Ni1/2W1/2)0.02(Mn1/3Nb2/3)0.07(Zr0.51Ti0.49)0.91O3(0.02PNW-0.07PMnN-0.91PZT)陶瓷微观结构和压电性能的影响。结果表明:少量BiFeO3可加速致密化过程、促进晶粒长大,并导致准同型相界(MPB)向富Ti区移动和晶胞收缩;过量BiFeO3对晶粒长大起到抑制作用,并在晶界处引入较多气孔。微观结构的变化使性能曲线表现出转折点,最优的压电性能在10mol%BiFeO3处获得。

压电陶瓷微致动器的制作及驱动行为研究

制作一种新型压电陶瓷微致动器 ,用于高密度硬盘驱动器磁头的精确定位。该致动器采用高d31特性的压电陶瓷材料 ,采用烧结成型工艺 ,并使用溅射和反应离子刻蚀工艺制作而成 ,然后进行了退极化性能等分析。此外 ,建立了一种有限元简化模型并分析其驱动能力。结果显示 ,当采用双层结构的压电微致动器时 ,在外加电压± 30V作用下 ,悬臂自由端位移和谐振频率分别达到 0 93μm和2 0 4 2 5kHz ,表明该致动器满足硬盘驱动器对微致动器位移 /电压灵敏度、谐振频率等要求。

0—3型压电陶瓷－聚合物复合材料的乘积性质

提出０—３型压电陶瓷－聚合物复合材料具有乘积性质，并基于复合材料的串联和并联模型进行了理论分析。分析表明，０—３型压电陶瓷－聚合物复合材料产生最大乘积效应的必要条件为两组元的体积分数约０．５左右。作为实例，分析了ＰＺＴ－ＰＶＤＦ、ＴＧＳ－ＰＶＤＦ和ＢＴ－ＰＶＤＦ热释电复合材料的实验结果，发现了增强热释电效应。

四元系PZT-PFW-PMN大功率压电陶瓷的电性能研究

用传统固相法制备了PbZrO3-PbTiO3-Pb(Fe2/3W1/3)O3-Pb(Mn1/3Nb2/3)O3(简称PZT-PFW-PMN)四元系压电陶瓷。研究了不同含量的Pb(Fe2/3W1/3)O3(简称PFW)对PZT-PFW-PMN陶瓷的相结构、密度、介电性能和压电性能的影响。另外,还研究了制备工艺对陶瓷电性能的影响。结果表明,随着PFW的加入以及烧结温度的提高,体系的介电和压电性能都有所改善。当加入3.0%(摩尔分数)Pb(Fe2/3W1/3)O3并在1200℃下烧结时,材料具有良好的综合电性能:d33=358pC/N,Kp=0.63,Qm=1655,tgδ=0.005,该组份是大功率压电陶瓷变压器用材料优良的备选体系。

Sm掺杂Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PZT压电陶瓷的研究

本文通过一步反应合成法制备了铌镁-锆钛酸铅(Pb(Mg_(1/3) Nb_(2/3))O_(3)-Pb(Zr,Ti)O_(3),PMN-PZT)压电陶瓷,研究了稀土元素钐(Sm)掺杂对PMN-PZT(x%(摩尔分数)Sm-PMN-PZT)结构与电学性能的影响规律,得到了具有高压电性、高机电耦合系数和高居里温度的压电陶瓷。当x=2.0时,压电常数d_(33)=611 pC/N,机电耦合系数k_(p)=0.68,介电损耗tanδ=1.65%,相对介电常数ε_(r)=2650,居里温度T_(C)=283℃。测试压电陶瓷电致应变性能,在3 kV/mm下单极电致应变达到0.20%,显示出其大应变材料的特征。结果表明,Sm掺杂PMN-PZT压电陶瓷具有优异的综合电学性能,有望在换能器、传感器以及致动器等领域广泛应用。

Nb_2O_5掺杂对Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbZrO_3-PbTiO_3陶瓷组织与性能的影响

采用固相烧结法制备Nb2O5掺杂的Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbZrO3-PbTiO3＋0.5mol%ZnO（PMN-PZT）压电陶瓷,研究了不同Nb2O5掺杂量对材料结构及压电介电性能的影响。实验结果表明,随着Nb2O5掺杂量的增加（0～1mol%）,PMN-PZT陶瓷的晶界强度提高,断裂模式由沿晶断裂逐渐转变为穿晶断裂,而且陶瓷的压电介电性能升高。当Nb2O5掺杂量为1mol%时,1250℃烧结的陶瓷样品性能参数为：d33=430 pC/N,Qm=60,kp=0.52,kt=0.38,εr=3620,tanδ=0.017。