Pr_6O_(11)掺杂锑锰锆钛酸铅压电陶瓷的温度稳定性

探讨了Pr6O11掺杂对锑锰锆钛酸铅Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3(leadantimony-manganesezirconatetitanate,PMSZT)压电陶瓷温度稳定性的影响。测定和分析了样品的谐振频率fr,弹性柔顺系数S11E,相对介电常数εr,横向机电耦合系数K31,压电系数d31在-20～80℃之间随温度的变化。结果表明:与未掺杂的样品相比,掺杂适量Pr6O11的PMSZT陶瓷具有较低的Curie温度,而且体系的压电系数d31的温度稳定性较好,同时机电耦合系数K31的温度稳定性也得到了改善。当掺杂Pr6O11的质量分数为0.05%时,能得到机电性能优良的压电陶瓷,εr=1650,tanδ=0.006,d33=350pC/N,平面机电耦合系数Kp=0.67,机械品质因数Qm=2000。

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。

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。

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷掺杂改性研究现状

钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3),简称BNT)基无铅压电陶瓷因其环境友好型、良好的铁电压电性能等特点在航空航天、舰艇声纳、高速列车及电子产品等领域得到广泛应用。为了克服钛酸铋钠基无铅压电陶瓷高矫顽场并进一步提升其电学性能,通过对BNT基无铅压电陶瓷进行掺杂改性构建三方相–四方相共存的准同型相界(MPB)。掺杂改性是改善BNT基无铅压电陶瓷性能的一种重要方法,针对BNT基无铅压电陶瓷掺杂改性进行系统总结十分必要。主要从BNT基无铅压电陶瓷多组元改性、A/B位离子掺杂和稀土离子掺杂改性等三方面综合论述近年来BNT基压电陶瓷研究进展。结果表明,引入合适的组元有利于BNT基无铅压电陶瓷构建三方相–四方相共存的准同型相界;A/B离子掺杂是根据离子半径和电价大小的一致性对BNT陶瓷中对应位置的离子进行取代;稀土离子掺杂主要对该陶瓷的光电特性有显著影响。上述三方面从不同角度改善了BNT基无铅压电陶瓷的性能,以期为研究性能更好的BNT基无铅压电陶瓷的科研和技术人员提供参考,并为BNT基无铅压电陶瓷的实际应用奠定基础。

B_(2)O_(3)掺杂对0.76BF-0.24BT高温无铅压电陶瓷结构与性能影响

为研究掺杂B_(2)O_(3)对陶瓷的影响,采用固相合成法制备了0.76BiFeO_(3)-0.24BaTiO_(3)-xB_(2)O_(3)(简称0.76BF-0.24BT-x BO)高温无铅压电陶瓷,x为摩尔分数。对0.76BF-0.24BT-x BO陶瓷相结构、微观形貌组织、电学性能、居里温度以及退极化温度进行测试分析。XRD分析表明所有样品均为纯三方钙钛矿结构。观察陶瓷微观形貌,发现晶粒分布均匀,晶界之间有液相存在,且晶粒尺寸随着x增加而增大。陶瓷最佳烧结温度从960℃降至940℃。当x=0.1时,压电常数和剩余极化强度达到最大值,分别为101 pC·N^(-1)、21.5μC·cm^(-2)。0.76BF-0.24BT-x BO陶瓷有着良好的高温稳定性:居里温度T_(C)为585℃,退极化温度T_(d)=560℃。研究结果表明,掺杂B_(2)O_(3)具有改善0.76BF-0.24BT陶瓷微观形貌组织、降低烧结温度和提高电学性能的作用。

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 .

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%。

大功率锆钛酸铅压电陶瓷A位置换的研究

为制备大功率低损耗压电陶瓷材料,对锆钛酸铅压电陶瓷材料进行了A位置换的比较研究.实验结果表明:采用摩尔分数为5%的Sr进行A位置换,制备的陶瓷具有较低的介电损耗和较优的压电性能;而采用摩尔分数为5%的Ba置换,陶瓷则具有较大的介电损耗.采用摩尔分数为5%的Ba和5%的Sr的复合置换,陶瓷能获得较好的综合性能,其性能指标tanδ,Qm,KP,d33和rε分别为0.47%,2 065,0.515,322 pC/N和1 470,适合于大功率器件的应用.

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.

水热法合成单分散锆钛酸铅压电陶瓷粉体

以硝酸铅、氧氯化锆、钛酸四丁酯、氢氧化钾和氨水为原料,以乙醇和水的混合液为溶剂,采用水热法合成Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)压电陶瓷粉体。通过X射线衍射和扫描电镜对合成粉体进行表征,并研究Pb元素物质的量与Zr及Ti两种元素物质的量之和的比n(Pb)/n(Zr+Ti)和矿化剂KOH浓度对粉体物相和形貌的影响。结果表明:n(Pb)/n(Zr+Ti)=1.4时,可以合成单一晶相的PZT,颗粒的立方体形貌规则清晰且无团聚,结晶良好;在200℃、反应溶剂乙醇和水的体积比为2∶1、n(Pb)/n(Zr+Ti)=1.4的条件下,当KOH浓度由1 mol/L增加到4 mol/L时,立方体形貌的PZT粉体的粒径由1.5μm减小到0.2μm。

Pr_6O_(11)掺杂锆钛酸铅二元系压电陶瓷

固相法制备Pb0.955Pr0.03(ZryTi1-y)O3(PPZT1)和Pb1-1.5xPrx(Zr0.54Ti0.46)O3(PPZT2)系压电陶瓷,其中:x=0.02,0.04,0.06,0.08;y=0.51,0.52,0.54,0.56,0.58,0.60。XRD分析表明:PPZT1系统的准同型相界在锆的摩尔分数为55％左右。当锆的摩尔分数为54％,烧结温度为1 240℃,保温1 h,能获得优良的性能,其值分别为:d33=420×10-12C/N;ε33T/ε0=2 000;θc=314℃;Qm=76;tanδ=2％;Kp=0.53。XRD分析还表明:PPZT2系统已远离相界,组成均在四方铁电相内。尽管PPZT2系统的介电常数很高,其压电性能却低于PPZT1系统。

锆钛酸铅-硅酸盐水泥复合材料的介电和压电性能研究

选择以锆钛酸铅为功能相,普通硅酸盐水泥P.O 42.5为基体材料,采用压制成型法制备了不同体积分数(30%,40%,50%,60%)功能相的锆钛酸铅-硅酸盐水泥复合材料,研究了复合材料的介电性能、压电性能和机电耦合性能。结果表明,50%以下体积含量的锆钛酸铅的掺杂,可以使锆钛酸铅相互之间接触的概率增大,连通性得到加强,进而促进电流在锆钛酸铅之间的相互传导;随着锆钛酸铅体积量的不断增大,复合材料的介电常数逐渐升高,介电损耗逐渐降低,压电电压常数和压电应变常数逐渐增大,机电耦合系数K_(t)和机械品质因数Q_(m)先增大后减小;当锆钛酸铅的体积分数为50%时,K_(t)最大为0.15%,Q_(m)最大为33.09;当锆钛酸铅体积分数增加至60%时,分布均匀性变差,复合材料的机电耦合性能减弱。

压制方式对锆钛酸铅压电陶瓷密度及性能影响的研究

将低电压电磁成形引入陶瓷粉末成形,以锆钛酸铅(PZT)粉末为研究对象,采用间接加工方式对其进行低电压电磁压制。结果表明,相比于模压成形,通过选择放电参数,低电压电磁压制能提高PZT陶瓷压坯密度并改善陶瓷体的烧结性能。密度测试结果表明,经电磁压制后烧结的PZT制品密度较高。通过电性能参数测试,经电磁压制后烧结的PZT制品压电常数、相对介电常数、机电耦合系数均较高,介质损耗较低。

锆钛酸铅压电陶瓷主动元件在航天自适应桁架结构中的应用

阐明了PZT压电材料的正、逆压电效应以及相应的压电作动器的机电耦合原理。针对航天自适应桁架结构的特点 ,运用PZT压电作动器进行了振动抑制实验并取得了良好的效果。

锆钛酸铅压电陶瓷的研究进展与发展动态

综述了锆钛酸铅压电陶瓷的研究现状及其发展趋势,重点分析了锆钛酸铅压电陶瓷的中低温烧结技术与掺杂改性的机理和作用.

氧化锰对铌锑锆钛酸铅(PNSZT)压电陶瓷性能的影响

本文研究了氧化锰对铌锑锆钛酸铅压电陶瓷性能的影响 ,探讨了氧化锰的作用机理 。

组成对三方/四方相共存铌锑锆钛酸铅压电陶瓷结构和机电性能的影响

研究了Zr/Ti和 (Sb1/2 Nb1/2 )量对三方相、四方相共存 (相界附近 )铌锑锆钛酸铅 (PNSZT)压电陶瓷机电性能 (εT33/ε0 、KP、Qm、TKfr)的影响。认为Zr/Ti和 (Sb1/2 Nb1/2 )量对PNSZT机电性能影响很大 ,调整Zr/Ti、(Sb1/2 Nb1/2 )量是改变机电性能的有效方法 ,它们的正确选择是得到所需综合性能压电陶瓷的关键之一。

镨掺杂对锆钛酸铅压电陶瓷性能的影响

用固相反应法制备了镨掺杂锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷,研究了镨掺杂对材料性能的影响。样品是在锆钛比为变量,镨含量为3%(摩尔比),制备工艺相同的条件下进行的。对其压电和介电性能测试结果表明:与未掺杂PZT相比,掺镨后的PZT相界发生了移动,即移向了富锆的一端,其在锆钛比约为1.17～1.27之间;居里温度TC随锆钛比的增加而降低,在本研究的系统内,锆钛比最小和最大时分别为1.04和1.50,其相应的居里温度分别为330°C和278°C;压电系数d33、机电耦合系数kp及介电常数ε/ε0均在1.17处达最大值,d33=420pC/N,kp=0.53;极化前的ε/ε0达1400,极化后εT33/ε0达2000;介电损耗tanδ随锆钛比的增加呈上升趋势,而机械品质因数Qm大幅度下降,在锆钛比为1.17处达最小值75。

添加剂对锆钛酸铅二元系压电陶瓷性能的影响

对添加剂按电价进行了分类,讨论了各类添加剂对锆钛酸铅二元系压电陶瓷性能的影响,分析了各类添加剂对锆钛酸铅二元系压电陶瓷性能的原因。研究表明,各种添加剂的加入量都有一个适宜的范围。

高活性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的合成及其烧结性能研究

以Pb3O4、ZrO2和TiO2为原料,采用冲击波加载技术合成锆钛酸铅Pb(Zr0.95Ti0.05)O3粉体,并对粉体活性和烧结特性进行XRD和SEM表征,研究结果表明,利用冲击波的高温高压作用可以合成单一钙钛矿相锆钛酸铅粉体,合成粉体产生了细化并存在一定程度的晶格畸变,有利于增强粉体活性,促进了低温活化烧结,也显著地改善了陶瓷的烧结性能,在常压下1200℃烧结150min得到了密度达到7.83g/cm3的锆钛酸铅95/5陶瓷体,比传统固相法制备的粉体烧结温度降低了100℃左右,且得到的陶瓷体晶粒形状、大小均匀。