多孔PZT 95/5铁电陶瓷的孔隙率与电性能

以不均匀粒度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球为造孔剂,用造孔剂燃烧工艺(BURPS)制备了多孔PZT 95/5铁电陶瓷。研究PMMA的添加量对多孔PZT 95/5铁电陶瓷的物相组成、孔隙率和电性能的影响。X射线衍射分析显示PMMA的添加对陶瓷的物相组成没有影响,SEM结果显示PMMA微球在PZT 95/5铁电陶瓷中引入了与其大小相近的气孔;孔隙率结果表明多孔PZT 95/5铁电陶瓷的孔隙率随着坯体中PMMA的体积分数增加而增加;电性能方面,电滞回线测试和介电温谱测试结果分别表明样品的剩余极化强度和介电常数随着孔隙率的增加而减小。

冲击压力和温度老化对PZT95/5铁电陶瓷放电的影响

利用轻气炮作为冲击波加载手段,分别在高冲击压力1.81,3.20和4.18GPa下,研究了低温老化、高温老化和未老化的自制PZT95/5铁电陶瓷的短路放电i-t曲线。结果显示:由于气孔洞塌缩的影响,1.81GPa时i-t曲线存在上升沿和下降沿;3.20GPa时i-t曲线与理论设想的方波基本吻合;4.18Gpa时,由于超过了PZT95/5铁电陶瓷的Hugoniot弹性极限,i-t曲线与理论设想的方波有较大差别;温度老化对其性能有一定的影响,特别是高温老化。

PZT95/5铁电陶瓷晶粒度对冲击波作用下击穿电压的影响

在气炮加载条件下,分别测试了两种晶粒度的PZT95/5铁电陶瓷样品在冲击波作用下的击穿电压,并采用Weibull分布分析了所获得数据.结果表明,PZT95/5铁电陶瓷在冲击波作用下的击穿电压分布可以用二参数Weibull分布模型描述,从击穿电压密度分布函数和失效率函数来看,晶粒度为2.5μm的PZT95/5样品的击穿电压分布优于晶粒度为7μm的PZT95/5样品击穿电压分布.

PZT95/5铁电陶瓷脉冲源用于nF电容器充电

采用简化的物理模型 ,分析了以电容为负载的PZT95 /5铁电陶瓷在冲击波加载下的电响应规律以及极化能的释放和转移特性 ,并运用爆炸平面冲击波垂直加载技术 ,对其在nF电容器下的输出特性进行了试验研究。

柱面冲击波合成对PZT 95/5粉体性能及烧结特性的影响

以Pb_3O_4、ZrO_2、TiO_2和Nb_2O_5为原料,按Pb(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3+1%Nb_2O_5配料混合,采用柱面冲击波装置对粉料进行冲击合成,研究了冲击波作用对粉体性能和烧结特性的影响,并利用球模型推导的扩散机制的烧结方程获得PZT95/5陶瓷的烧结活化能.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PZT95/5粉体,同时由于冲击波的活化作用和破碎作用,使粉体晶粒细化,并产生了一定程度的晶格畸变,可显著改善陶瓷的烧结性能.该试样在1200℃无压烧结3h,陶瓷体致密度达到7.79g·cm^(-3),其烧结活化能由固相合成试样的242.57kJ·mol^(-1)降低为115.12kJ·mol^(-1),起到活化烧结的目的.

PZT 95/5铁电陶瓷的冲击压缩Hugoniot特性研究

采用一级气体炮加载装置，利用加窗VISAR技术，对极化和末极化两种状态的PZT 95／5铁电陶瓷进行了逆向冲击实验，在0．52～3．8GPa冲击压力范围内，得到了PZT 95／5铁电陶瓷两种状态的O-μ关系。对比文献已有实验数据显示，PZT 95／5铁电陶瓷的Hugoniot曲线与初始密度值密切相关，高密度的PZT95／5铁电陶瓷在O～3．0GPa压力范围内的O-μ关系接近线弹性，较低压力下不同极化状态的Hugoniot数据表明，PZT 95／5铁电陶瓷发生了冲击相变。

多孔PZT95/5铁电陶瓷材料研究进展

基于铁电材料冲击波去极化效应的高功率脉冲电源在国防和高新技术领域具有重要应用。PZT95/5铁电陶瓷是目前铁电体高功率脉冲电源应用的理想材料。近年来,多孔PZT95/5铁电陶瓷被发现具有更优异的综合性能而引起广泛关注。本文概述了多孔PZT95/5铁电陶瓷在微结构与性能调控、冲击波加载下的响应行为以及抗冲击损伤机制等方面的最新进展。研究发现,具有合适气孔率和气孔分布的多孔PZT95/5铁电陶瓷具有优异的抗冲击损伤和耐电击穿性能;多孔脆性材料中破碎介质的"滑移与转动"变形机制增强了材料的塑性变形,从而提高了多孔材料的抗冲击损伤性能。最后,简要介绍了BNT基无铅铁电陶瓷以及PIN-PMN铁电单晶在高功率脉冲电源方面应用的研究进展,并对未来研究工作提出展望。

斜入射冲击波加载下PZT95/5铁电陶瓷的放电特性研究

研究了冲击波倾斜入射PZT95/5铁电陶瓷时的放电特性。结果表明,在小负载条件下,随着入射倾斜角的增加,PZT95/5铁电陶瓷放电电流波形前沿变缓,脉宽时间增加,波形从单脉冲方波演变成梯形波,甚至锐变成三角波。

掺杂的PZT95/5陶瓷粉体性能

掺杂对PZT95/5压电陶瓷粉体的性能有较大影响.采用溶胶-凝胶法制备PZT95/5粉体,选择不同掺杂物进行改性,研究其对粉体的粒度均匀性、分散性、合成纯度等性能影响.结果表明,不同掺杂物在一定程度上都可提高溶胶的分散性;掺杂Nb5+以可溶性铌盐(C10H8N2O33Nb2)液相引入时,合成粉体的分散效果和合成纯度都要比以固相Nb2O5粉体引入时好;中性掺杂物SiO2具有降低合成温度和抑制烧绿石相形成的作用,且合成粉体的粒度均匀、分散性好.

不同加载压力下PZT-95/5铁电陶瓷放电特性研究

利用轻气炮作为加载手段,对PZT-95/5铁电陶瓷进行冲击波压缩,以实现陶瓷受激相变放电。在涵盖了PZT-95/5陶瓷的相变压力点及雨贡纽弹性极限压力点的加载压力区间内,对其放电特性进行了实验研究。获得了不同加载压力下的PZT-95/5铁电陶瓷耐电击穿强度及剩余极化强度等特征参数,并分析和讨论了PZT-95/5在不同加载压力作用下的放电特性。

PZT95/5铁电陶瓷击穿的统计分析

采用垂直加载冲击波方式实验研究了 PZT95 / 5铁电陶瓷的电击穿现象。对实验数据的统计分析表明 ,PZT95 /5的击穿可用弱点击穿理论解释 ,符合 weibull分布 ,其几何效应参数≈

PZT95/5粉体的冲击合成反应机理初探

采用柱面冲击波回收装置,通过炸药爆轰产生的冲击波作用于Pb4O3、ZrO2和TiO2混合物粉体以合成PZT95/5粉体。通过对回收粉体进行的X射线衍射(XRD)分析,并结合冲击波理论,从实验和理论两个方面探讨了PZT粉体的合成机理和过程。结果表明,PZT的合成反应与Pb3O4的分解反应几乎同时进行,由于冲击波的特殊性,系统的温度和压力能同时满足Pb3O4分解和PZT合成的反应热力学条件,由Pb3O4分解的PbO一旦形成,就立刻与ZrO2、TiO2等氧化物反应生成PZT;冲击波合成PZT粉体属于特殊的固相反应,物质的扩散速度和反应速度大大提高。

PZT－95／5压电陶瓷的冲击波活化改性研究

研究了冲击波对ＰＺＴ－９５／５压电陶瓷的活化改性作用，对ＰＺＴ－９５／５粉末及块状材料进行动态冲击波加载。实验表明：在合适的条件下，冲击波作用可提高样品的密度ρ，压电应变常数ｄ３３，介电常数ε，降低介电耗损系数ｔｇδ％。通过对样品进行Ｘ射线衍射，扫描电镜ＳＥＭ、透射电镜ＴＥＭ和Ｘ射线光电子能谱ＸＰＳ等微观测试分析，揭示了冲击波改性的机理主要是：晶粒细化，晶界破坏，孔隙增多，缺陷增多，相变产生等。

多孔PZT95/5铁电陶瓷的机械性能和铁电性能研究

采用添加造孔剂的方法制备多孔锆钛酸铅(PZT95/5)铁电陶瓷,研究了孔结构包括孔隙率、孔径及孔形状对多孔PZT95/5陶瓷机械性能和电性能的影响及机理,并揭示多孔PZT95/5陶瓷微观结构、机械性能和铁电性能的内在联系。研究表明:孔隙率的增加降低了多孔PZT95/5陶瓷的声阻抗,改善了陶瓷与封装材料的声阻抗匹配.孔隙率增加,多孔PZT95/5陶瓷的屈服应力和剩余极化强度降低,矫顽场强增大。孔结构对多孔PZT95/5陶瓷屈服应力的影响可由应力集中理论解释;多孔PZT95/5陶瓷剩余极化强度随孔结构的变化可用内应力结合空间电荷理论加以解释。

合成和烧结工艺对PZT95/5陶瓷致密化影响的研究

以Pb3O4、ZrO2和TiO2为原料,Nb2O5为掺杂剂,利用固相法制备钙钛矿型PZT95/5陶瓷。采用正交实验优化合成和烧结工艺,综合分析了合成温度、合成时间、烧结温度、烧结保温时间、升温速率和烧结气氛对陶瓷体致密化影响的规律性变化。结果表明:其中合成温度和烧结温度是影响陶瓷致密化的重要因素。

冲击合成PZT95/5的X射线电子能谱

以Pb3O4、ZrO2和TiO2粉体为原料,利用柱面冲击波合成了单一的钙钛矿相Pb(Zr0.95Ti0.05)O3(即PZT95/5)粉体,用X射线衍射(XRD)和X射线电子能谱(XPS)对PZT的物相、元素化学态、分子结构和成分含量进行了表征。冲击合成粉体和制备陶瓷的XPS结果表明,除表面存在少量的吸附氧外,样品中存在PZT结构中的Pb、Zr和O,陶瓷的元素定量计算接近样品的配比。且冲击压缩造成PZT中ZrO、PbO键的键长降低,引起冲击合成粉体的Pb4f、Zr3d结合能增大。利用固相合成粉体制备陶瓷的Zr3dXPS比冲击合成粉体制备陶瓷的Zr3dXPS多2个峰,对应于少量游离ZrO2被还原的低价锆离子。

过量PbO对PZT95/5铁电陶瓷结构和性能的影响

用固相反应法合成组成为Pb0.99+x(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3+x(x为PbO过量比)的陶瓷粉体,经1200℃烧结2h得到陶瓷样品,研究过量PbO对陶瓷结构和性能的影响。研究发现,过量的PbO将会进入晶格导致晶胞变大;随着铅含量的增加样品的晶粒尺寸增加,维氏硬度减小;当铅过量x=2mol%的时候,样品获得最大的密度7.69g/cm3和最大的相对介电常数325。

胶凝剂对Sol-Gel法合成PZT95/5粉体的影响

在以无机盐为主要反应前驱物、水为主要溶剂的溶胶-凝胶法制备PZT95/5粉体中,胶凝剂具有重要的作用。研究表明:胶凝剂主要起到调节溶液pH值的作用,可影响溶胶和凝胶的形成,并影响凝胶的微观结构和PZT粉体的性能;当选用氨水为凝胶剂时,控制pH值在3.5～4.0时对溶胶-凝胶的形成有利,且在700℃/2.5h煅烧后能合成单一钙钛矿相PZT95/5粉体,粉体粒度细且均匀。

多孔PZT95／5压电陶瓷性能的研究

本次实验主要研究在制备过程中加入抑制剂、PEG、胶凝剂等对PZT95／5粉体的影响,此外,研究了掺杂物(铌盐)的掺入方式及加入量对PZT95／5粉体性能的影响。

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.