宽温区热释电陶瓷的复合烧结法与性能研究

富锆型PZT陶瓷在室温附近发生低温铁电三方相到高温铁电三方相的相变(FRL-FRH)相变并产生很大的热释电系数,相变过程中介电常数和损耗变化很小,相变温区很窄,相变温度随锆钛比的不同而不同。该文选取锆钛比为95/5和93.5/6.5的Mn掺杂PZT材料进行复合烧结,以期展宽相变温区。实验结果表明,两种初始原料1 100℃预处理后按照质量比1∶1进行复合烧结,相变温区得到了有效的展宽,在19～43℃内热释电系数p大于6.3×10-8 C/(cm2.℃),探测率优值FD大于7.7×10-5 Pa-1/2。通过对热释电、介电和铁电性能的综合研究,发现复合烧结在优化PZT陶瓷热释电性能的同时优化了其介电和铁电性能。

PZT95/5铁电陶瓷的掺杂改性研究

采用固相烧结法制备锆钛酸铅95/5(PZT95/5)材料,以“相同化合价,不同原子半径;相近原子半径,不同化合价”的原则,选择了碱金属族、碱土金属族元素的碳酸盐以及Fe2O3、SiO2、Nb2O5、WO3等作为掺杂物分别对其进行掺杂改性.研究了掺杂对材料介电性能、极化性能和低温-高温铁电相的相变温度的影响.发现受主掺杂使得材料的介电常数降低,施主掺杂使得材料的介电常数提高;剩余极化随着掺杂离子的化合价增大而增大;制备得到了低温-高温铁电相相变在15℃的铁电材料,在实际应用上有重要意义.

PZT叠层厚膜陶瓷材料性能的研究

使用凝胶流延成型工艺制备了PZT85/15、PZT95/5单组分厚膜及叠层厚膜。通过和单组分厚膜的性能进行对比,分析了叠层厚膜的形貌特征及介电、铁电和热释电性能。结果表明,由PZT85/15和PZT95/5组成的叠层厚膜内部均匀致密,具有良好的介电、铁电和热释电性能,极化后的相对介电常数rε=191.5,介电损耗tanδ=0.7%(温度T=20℃,频率f=1 kHz),热释电系数在41℃时达到峰值8×10-8C/cm2.K,此后下降不明显,从而改善了单组分厚膜相变温区过窄的缺点,达到拓宽相变温区的目的,有望在红外探测和相变换能方面得到更广泛的应用。

PZT陶瓷F_(RL)-F_(RH)相变自发极化的定量计算

针对ＰＺＴ９５／５陶瓷材料ＦＲＬ－ＦＲＨ相变时的热释电特性，建立了相变过程中自发极化随温度变化的定量计算表达式，表达式中的函数级数依据Ｌｅｉｂｎｉｚ交错级数定理，可按照实际要求的精确程度进行级数求和，故利用计算机拟合了自发极化随温度的变化曲线．拟合曲线与实验测量的结果相一致，证明了理论计算公式能定量地描述相变过程中自发极化随温度变化的规律，有利于对铁电材料的相变性质进行深人的研究．