A位取代对PZN-PNN-PZT压电陶瓷性能的影响

以固态氧化物为原料,采用固态合成工艺制备Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-Pb(ZrTi)O3(PZN-PNN-PZT)压电陶瓷,并研究了锆钛比(r(Zr)/r(Ti))、Ba2+的A位取代及Ba2+、La3+的A位复合取代对压电陶瓷电性能的影响。结果表明,PZN-PNN-PZT压电陶瓷在r(Zr)/r(Ti)=1.03下,进行Ba2+,La3+的A位复合取代后,即式子在Pb0.92Ba0.04La0.04(Ni1/3Nb2/3)y(Zn1/3Nb2/3)z Zrm Tin O3时压电性能最佳,其介电常数εT33/ε0=5 657,压电常数d33=709pC/N,机电耦合系数kp=0.69,品质因数Qm=45,居里温度TC=180.9℃。

ZnO掺杂对PNN-PZT陶瓷结构及压电性能的影响

通过传统的固相烧结法制备了Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))_(0.5)(ZraTib)_(0.5)O_3+x%ZnO(PNN-PZT+x%ZnO,质量分数x=0.2,0.4,0.6,0.8)压电陶瓷,该文研究了不同ZnO含量对PNN-PZT压电陶瓷的微观形貌、相结构及压电性能的影响。通过X线(XRD)表明,过量的ZnO加入使压电陶瓷出现焦绿石相;通过扫描电镜(SEM)分析表明,当x>0.4时,ZnO的加入由于烧结温度的降低,晶界不明显。实验表明,烧结温度为1 190℃保温2h,ZnO的掺杂量x=0.4时,压电材料的综合性能最好:介电常数εr=5 596,介电损耗tanδ=2.12%,压电常数d33=534pC/N,机械耦合系数kp=0.53。

分散剂对PNN-PZT压电陶瓷组织与性能的影响

压电陶瓷作为能够将机械能和电能相互转换的功能陶瓷在国防领域以及民用领域得到了非常广泛的应用。当今为了追求更高性能的压电陶瓷材料,世界各国的研究人员都将注意力由压电陶瓷材料的研究转向了压电陶瓷的制作工艺。本课题研究的目的主要是在传统的压电陶瓷制备工艺的基础上,通过在球磨过程中加入分散剂制备出性能参数更高更为稳定的压电陶瓷材料。本次实验研究发现,柠檬酸铵的分散效果较为显著,当采用烧结温度1200℃,柠檬酸铵分散剂浓度15%时能得到一个综合性能都比较稳定的压电陶瓷材料,其压电常数为603pC/N,机电耦合系数为0.536,介电常数为5354,介电损耗为2.197%。

电泳沉积法制备PNN-PZT厚膜的研究

利用电泳沉积法在φ50μm的铂金丝上制备了厚度约50μm的0.2Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-(0.8-x)PbTiO3-xPbZrO3(PNN-PZT)致密压电陶瓷厚膜.研究了不同聚合度的分散剂聚乙二醇(PEG)对悬浮液的Zeta电势和厚膜表面形貌的影响.结果显示,加入高聚合度的分散剂PEG10000所制得的悬浮液比加入低聚合度的分散剂PEG6000制得的悬浮液更稳定,并且电泳沉积得到的厚膜也更加致密.本研究解释了不同聚合度的PEG对悬浮液稳定的可能原因,并比较了连续电泳沉积法与分步电泳沉积法对厚膜表面形貌的影响,结果表明采用分步电泳沉积法制备的厚膜更加致密.研究了不同的烧结温度对PNN-PZT厚膜形貌和介电性能的影响,结果显示烧结温度为1180℃时,厚膜的介电性能最好,介电常数达988,介电损耗为3.7%.测试了1180℃烧结的PNN-PZT厚膜的电压位移曲线和电滞回线,结果表明厚膜的有效压电常数为90 pm/V,剩余极化为6.00 kV/cm.

烧结工艺对PMS-PNN-PZT压电厚膜性能的影响

采用丝网印刷法制备了PMS-PNN-PZT四元系压电厚膜陶瓷材料。研究了压电厚膜的烧结温度、烧结气氛对其压电、介电等性能及微观结构的影响。用XRD和SEM分析材料的相组成、厚膜定位及显微结构,结果表明,在密封埋粉的PbO气氛中,烧结温度1060℃,保温时间2 h,制得一种性能良好的压电厚膜陶瓷材料。其中,该压电厚膜压电常数d33为240 pC/N,相对介电常数rε为1 112,机械品质因数Qm为1250,机电耦合系数kp为0.52。

PNN-PZT陶瓷流延浆料流变性能研究

以体积比为7:3的丁酮和无水乙醇为混合溶剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂,邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂,玉米油为分散剂配制了PNN-PZT陶瓷流延浆料。研究了浆料球磨时间、固相体积分数以及各有机添加剂用量对其流变性能的影响。结果表明:当w(分散剂)为0.75%,w(粘结剂)为4.17%,球磨时间为8h,固相体积分数为75%,ζ(增塑剂:粘结剂)为0.6时,浆料流变性能良好,浆料黏度在2500mPa·s左右。

缓冲层对PMS-PNN-PZT压电厚膜材料性能的影响

采用丝网印刷的方法制备了PMS-PNN-PZT四元系压电厚膜陶瓷材料。研究了基板、下电极和PMS-PNN-PZT厚膜层三者之间的高温扩散作用,及SiO2缓冲层对PMS-PNN-PZT压电厚膜的压电性能以及显微结构的影响。用XRD和SEM分析材料的相组成、厚膜定位及压电层的显微结构。结果表明,缓冲层有效地阻止了三者之间的相互扩散,样品的d33、εr等都有所提高,所制得的压电厚膜d33为285pC/N,εr为1210,Qm为1330,kp为0.54。

PZN-PNN-PZT体系压电陶瓷

对ＰＺＮ－ＰＮＮ－ＰＺＴ四元系统压电陶瓷组成与性能的关系进行了研究。通过Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等元素对部分Ｐｂ的置换以及用Ｌｉ２ＣＯ３、Ｓｂ２Ｏ３等适当地掺杂改性，可获得相对介电常数ε３３／ε０约７０００，压电应变常数ｄ３３约８００ｐＣ／Ｎ，机电耦合系数ｋｐ约０．６５的一系列高性能压电陶瓷，是用于制作压电超声马达及各类高档压电电声器件的良好材料。

Li2CO3掺杂对PZN-PNN-PZT陶瓷结构及性能的影响

采用固相法制备了0.1Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.1Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.8Pb(Zr0.52Ti0.48)O3+x%Li2CO3(PZN-PNN-PZT,x为质量分数)低温压电陶瓷,研究了Li2CO3掺杂对PZN-PNN-PZT压电陶瓷晶体结构、微观形貌及电学性能的影响。实验结果表明,随着Li2CO3含量的增加,PZN-PNN-PZT陶瓷晶体结构从三方相向四方相转变,陶瓷晶粒尺寸先增大后减小。掺杂适量的Li2CO3能有效提高PZN-PNN-PZT陶瓷的电学性能。当x=0.3时,PZN-PNN-PZT陶瓷具有最好的综合性能:压电常数d33=530pC/N,机电耦合系数kp=0.55,品质因数Qm=60,居里温度TC=176℃,相对介电常数εr=2800,剩余极化强度Pr=32.80μC/cm^2,矫顽场Ec=0.96kV/mm。

PNN-PZT压电材料的性能研究

研究了PNN-PZT压电陶瓷的制备情况与性能表征。PNN-PZT陶瓷的铁电性与压电性得到证实。使用TF Analyzer 2000测量极化强度与电场之间的关系,结果表明PNN-PZT材料有典型的铁电性。采用传统的固相合成工艺,组分中多加1%Pb O,可防止焦绿石相产生。它能使得压电陶瓷的压电常数d33达到425p C/N,机械品质因数Qm到115,介质损耗也很小。研究了合成温度、烧结温度和极化等制备工艺对材料结构和性能的影响。

WO_3掺杂PMS-PNN-PZT压电陶瓷的压电性能的研究

用固相反应法制备了掺杂WO3的PMS-PNN-PZT压电陶瓷,研究了WO3对PMS-PNN-PZT陶瓷的相结构与压电性能的影响。WO3的加入促进了PMS-PNN-PZT压电陶瓷的烧结致密化。掺杂0.5wt%时,在1100℃下烧结具有最佳压电性能:d33=381p C.N-1,Qm=1040,Kp=0.53,rε=1448,tanδ=0.0052。

电泳沉积PNN-PZT陶瓷厚膜及其电学性能研究

利用电泳沉积法分别在Al2O3/Pt和Pt金属基底上制备了厚度为10～40μm的0.3Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.7Pb(Zr,Ti)O3(PNN-PZT)厚膜,研究了pH值、Zeta电位与PNN-PZT悬浮液稳定性的关系,探索了沉积电压、沉积时间与电泳沉积量的关系.结果表明,当添加少量分散剂聚乙二醇时,pH值在3.5～5.5较宽的范围内,悬浮液具有较高的Zeta电位,容易制得稳定的悬浮液.沉积电压为21V,沉积时间为5min时,在Pt金属基底上电泳沉积得到的PNN-PZT厚膜,经过1200℃烧结30min后,SEM显微结构分析表明,厚膜致密,晶粒得到充分生长.电学性能测试显示此厚膜具有良好的铁电介电性能,其剩余极化强度P可达20.8μC/cm2,介电损耗tanδ为3.2%.

不同纯度Ni_2O_3对PNN-PZT压电陶瓷制备的影响

通过氧化粉末固相烧结法制备Pb(Ni1/3Nb2/3)x(ZryTiz)(1-x)O3(PNN-PZT)压电陶瓷。通过X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)对陶瓷的相组成及显微组织进行相关分析。实验结果发现,当其他实验条件完全相同时,分别用不同纯度的Ni_2O_3药品A和B制备出的陶瓷具有明显的性能差异。使用Ni_2O_3药品A制备的陶瓷的电学性能较佳,其压电常数d33=680pC/N,机电耦合系数kp=0.62,εr=7 200,介电损耗tanδ=0.023;而使用Ni_2O_3药品B制备的陶瓷样品的电学性能较差,其d33=430pC/N,kp=0.50,εr=8 530,tanδ=0.054。

制备工艺对PMN-PNN-PZT四元系压电陶瓷结构和性能的影响

通过二次合成工艺制备了0.25 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.15Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-zPbZrO3-wPbTiO3四元系压电陶瓷,其中w/z=1.6～1.65.研究了合成温度、烧结温度和极化等制备工艺对材料结构和性能的影响.结果表明:在合成温度为1050℃/860℃,烧结温度为1180℃,极化场强为5000V/mm时,材料具有良好的综合性能,其各项主要参数为:d33=(610～633)pC/N,Tc=234～235℃,εT33/ε0=3950～4015,Qm=81,Kp=0.63～0.66,tanδ=(1.7～2.0)%.

Performance enhancement of ultrasonic transducer made of textured PNN-PZT ceramic

In this paper,0.36Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-0.24PbZrO3-0.40PbTiO_(3)(PNN-PZT)ceramic was prepared,and texture engineering was performed on this PNN-PZT ceramic to improve its electromechanical properties and temperature stability.Single element ultra-sonic transducers were prepared using PNN-PZT,PNN-PZT textured ceramics,and their performance were evaluated and com-pared using a PZT-5H ceramic based transducer as the benchmark.It is shown that the sensitivity and bandwidth of the PNN-PZT textured ceramic-based transducer are much superior to regular PNN-PZT ceramic and PZT-5H ceramic based transducers.

固相合成法制备工程化应用的大应变压电陶瓷材料

随着我国科技水平的飞速发展,激光惯性导航系统的精度要求越来越高。采用工业级原材料,通过固相合成法制备了铌锑-铌镍-锆钛酸铅(PSN-PNN-PZT)四元系大应变压电陶瓷材料,讨论了不同含量Sr对PSN-PNN-PZT压电陶瓷材料介电性能、压电性能的影响。结果表明:当Sr含量为1%(摩尔分数)、n(Zr)/n(Ti)=43/57(摩尔比)时,PSN-PNN-PZT组成位于准同型相界附近,压电陶瓷性能较优,获得了一种相对介电常数ε^(T)_(33)/ε_(0)、机电耦合系数k_(p)、压电常数d_(33)、介电损耗tanδ、居里温度T_(c)分别为4090、0.664、686 pC/N、0.0165及213℃的大应变压电陶瓷材料;基于该材料配方制备的∅24 mm×∅5 mm×0.4 mm压电陶瓷圆环,在100 V的驱动电压下产生的应变量能达到2.5005μm,较现有的PZT-14(P14)材料提升32.4%,能应用于高精度激光陀螺稳频器中,提高压电陶瓷微位移驱动器的可靠性。

Bi_2O_3掺杂0.35PNN-0.60PZT-0.05V_2O_5陶瓷的低温烧结特性研究

采用传统固相反应法制备了Bi_2O_3掺杂的0.35PNN-0.60PZT-0.05V_2O_5压电陶瓷。通过X线衍射、扫描电镜等测试手段对其烧结特性、晶体结构、微观形貌和介电性能进行研究。结果表明,Bi_2O_3掺杂能降低0.35PNN-0.60PZT-0.05V_2O_5陶瓷的烧结温度,影响相结构,改变微观形貌,并优化电学性能。当Bi_2O_3的质量分数为1.0%时,0.35PNN-(0.60-w%)PZT+0.05V_2O_5+w%Bi_2O_3实现900℃烧结,表现出优异的电学性能:压电常数d33=580pC/N,机电耦合系数kp=0.65,介电常数εr=6 100,介电损耗tanδ=0.006 1,品质因数Qm=65。

烧结温度对0.55Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.45Pb(Zr_(0.3)Ti_(0.7))O_3压电陶瓷性能的影响

0.55Pb(Ni1/3Nb2/3)3-0.45Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(0.55PNN-0.45PZT)组分的弛豫型压电陶瓷因具有较高的压电性能,已被作为制备含金属芯压电陶瓷纤维的材料等使用。为了进一步提高压电陶瓷纤维的电学性能,采用传统固相烧结法制备了0.55PNN-0.45PZT压电陶瓷,研究了烧结温度对材料结构、表面形貌和电学性能的影响。结果表明,在烧结温度为1200℃时,材料的各方面性能较佳:密度为8.12g/cm3,d33=850pC/N,kp=0.62,εr=7317,tanδ=0.033,Qm=41.66。

低温烧结压电陶瓷驱动器用材料特性研究

以Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-Pb(Zr_(0.41)Ti_(0.59))O_(3)(PNN-PZT)为基础体系,通过对烧结助剂x%CuO(质量比)和y%LiBiO_(2)(质量比)的质量进行调节,对陶瓷样品的相结构、微观组织形貌及电学性能进行了分析,阐述了助烧剂对陶瓷样品性能的影响。结果发现,在温度940~960℃下陶瓷烧结成瓷,且晶粒长大较充分。当x=0.2,y=1时,陶瓷样品的电学性能最优,即此时压电常数d_(33)=608 pC/N,机电耦合系数k_(p)=0.65,介电损耗tanδ=2.19%,介电常数ε_(r)=3843。采用烧结助剂质量比x=0.2,y=1的粉体制备7 mm×7 mm×36 mm的叠层压电驱动器,然后进行微观组织形貌和位移特性研究。叠层压电驱动器断面微观结构表明,电极层与陶瓷层粘接紧密,无裂缝或间隙产生。位移的测试结果表明,随着电压的增加,位移也在逐渐增加,在驱动电压为150 V时,其最大位移为46.280μm,位移增大的同时,迟滞逐渐降低。

PNN/PZT系梯度功能压电材料的离子互扩散

本文研究了PNN／PZT系梯度功能压电材料中，不同离子（Nb5+、Ni2+、Zr4+、Ti4+）的互扩散反应随扩散温度和扩散时间的变化规律．利用电子探计（EPMA）测量了离子的组份分布，确定了离子互扩散层的厚度．采用“薄板扩散叠加”模型，对Ni2+、Nb5+、Ti4+和Zr4+离子的组份分布进行了计算机数值模拟，结果与EPMA实验相吻合．估算了离子的扩散系数与表观激活能，并对此进行了讨论．