收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

前驱体法制备PZT/ZrO_2纳米复相陶瓷性能研究

李建华  
【摘要】: PZT基压电陶瓷在许多领域有着广泛的应用。为了适应现代应用对压电陶瓷力学性能和压电性能提出的更高要求,本文采用前驱体法制备了PZT/ZrO_2纳米复相压电陶瓷。通过引入少量纳米第二相ZrO_2粒子,PZT/ZrO_2陶瓷的力学性能大幅度提高,同时压电性能也能得到改善。 改进的聚合物法制备的B位前驱体(Zr_(a+x)Ti_(1-a))_(0.98)Nb_(0.02)O_(2.01+1.96x)、Zr_(a+x)Ti_(1-a)O_(2+2x)、(Zr_(a+x)Ti_(1-a))_(0.985)Fe_(0.015)O1.9925+1.97x与PbCO_3通过固相发应740℃/4h合成为亚稳态的A位缺Pb的单相钙钛矿PZT粉末。TEM显示,合成粉末粒径小于100 nm。烧结过程中PZT晶粒将析出的ZrO_2晶粒包裹起来,形成晶内型PZT/ZrO_2纳米复相压电陶瓷。通过XRD、SEM、EDS、TEM分析,发现并确认了PZT基体中四方和单斜ZrO_2粒子。TEM观察到由于马氏体相变和热失配产生的应力条纹和应力斑,发现ZrO_2粒子截断电畴和使电畴弯曲的现象。应力场有效吸收裂纹扩展能量,加之ZrO_2粒子强化基体晶界,PZT/ZrO_2纳米复相陶瓷得到了强韧化。SEM显示陶瓷断裂模式随ZrO_2加入向穿晶断裂模式转变。抗弯强度和断裂韧性随ZrO_2加入量增加提高明显,1260℃/2 h烧成PZTN_2(x=0.05)可达141.6 Mpa和2.3 Mpa m1/2。1260℃/2 h烧成的PZTN1和PZTN_2体系及1250℃/2 h烧成的PZTP1体系在加入ZrO_2后主要压电性能有升高,这三个体系在加入ZrO_2为2 mol%压电性能最优。对于PZTN_2,x=0.00时主要性能指标为:ε3T3/ε0=1464,tanδ=0.013,d33=246 pC N-1,Kp=0.50,Qm=88.2,σf =97.11 Mpa,KIC=1.07 Mpa m1/2,x=0.02时:ε3T3/ε0=1531,tanδ=0.013,d33=250 pC N-1,Kp=0.52,Qm=95.9,σf=116.27 Mpa,KIC=1.44 Mpa m1/2。PZT/ZrO_2纳米复相压电陶瓷的压电性能不降反升与ZrO_2粒子对基体的应力有关。对比研究了铌掺杂和铁掺杂PZT/ZrO_2陶瓷,发现铌掺杂能够提高介电性能的温度稳定性,同时使介电弥散性增强。铁掺杂抑制晶粒生长,大幅度提高Qm值。1250℃/2 h烧成,PZTN3晶粒大于5μm,PZTF小于1μm。PZTF试样可以在1180℃以上实现致密烧结。1230℃/2 h烧成的PZTN3(x=0.02)重要性能指标:ε3T3/ε0=1864,tanδ=0.013,d33=377 pC N-1,Kp=0.59,Qm=97,d31= -156.4 pC N-1,K31=0.32, S1E1 =15.2×10-12 m2 N-1;1230℃/2 h烧成的PZTF(x=0.02)重要性能指标:ε3T3/ε0=1174,tanδ=0.006,d33=290 pC N-1,Kp=0.48,Qm=360,d31= -98.25 pC N-1,K31=0.28, S1E1 =12.2×10-12 m2 N-1。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 崔敏;张波萍;李海涛;;烧结温度对0.9PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3-0.1NaNbO_3压电陶瓷结构及电学性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2011年S1期
2 杨敬思,陈湘明;PZT/BIT复合压电陶瓷[J];材料研究学报;1997年05期
3 牟国洪;杨世源;李翔;张福平;;PZT压电陶瓷制备中的几个问题[J];材料导报;2004年03期
4 陈丰;杨世源;王军霞;汪关才;黄文秀;;关于PZT压电陶瓷低温活化烧结的研究进展[J];材料导报;2007年02期
5 张建,张丛春,崔万秋;PZT多元系固溶体压电陶瓷正电子湮没研究[J];武汉工业大学学报;1999年02期
6 吴湘伟,段学臣,陈振华;溶胶-凝胶法制备PZT纳米晶反应机理[J];中国有色金属学报;2003年01期
7 高栋,袁哲俊,赵伟明,林发荣;提高镗孔精度的在线误差补偿法[J];机械工艺师;1998年09期
8 刘海涛,曹茂盛;化学共沉淀法制备PZT纳米粉体研究[J];高师理科学刊;2003年01期
9 王守德,刘福田,黄世峰,常钧,芦令超,程新;锰离子掺杂对PZT-BCW压电陶瓷性能的影响[J];山东陶瓷;2003年06期
10 王灿,石云,方前锋,朱震刚;PZT铁电陶瓷的低频内耗研究[J];中山大学学报(自然科学版);2001年S3期
11 蔡晓峰;压电陶瓷材料应力稳定性的探讨[J];佛山陶瓷;1996年01期
12 宋世庚,谭辉,王学燕,符小荣,郑立荣,陶明德,林成鲁;PZT纳米晶薄膜的Sol-Gel法制备及铁电性质[J];材料研究学报;1997年04期
13 胡志强,奥谷昌之,金子正治;水热条件对易烧结PZT粉体合成的影响[J];大连轻工业学院学报;2000年02期
14 董树荣,王德苗,任高潮,王华;PZT高频陶瓷表面金属化薄膜及其结构[J];中国有色金属学报;2002年S1期
15 戴玉蓉,包鹏,沈惠敏,王业宁;PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3陶瓷材料的微结构和疲劳性能研究[J];哈尔滨理工大学学报;2002年06期
16 漳立冰,张清纯;PZT材料中内应力分析[J];理化检验.物理分册;1995年02期
17 牟国洪,杨世源,张福平,蔡灵仓;PZT压电陶瓷粉体合成的研究进展[J];中国陶瓷;2003年04期
18 刘福田,王守德,黄世峰,常钧,芦令超,程新;钨铜酸钡掺杂对PZT压电陶瓷性能影响的研究[J];陶瓷学报;2004年01期
19 张端明,严文生,钟志成,杨凤霞,郑克玉,李智华;PZT四方相区介电常数ε_r与晶格畸变关系的研究[J];物理学报;2004年05期
20 张林涛,任天令,张武全,刘理天,李志坚;Sol-Gel法硅基PZT铁电薄膜研究[J];功能材料;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘高旻;谢庆海;刘艺;王海晏;贺红亮;;PZT 95/5陶瓷FE→AFE相变区冲击放电规律研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
2 孟庆华;朱孔军;裘进浩;董娜娜;季宏丽;;Pb过量及退火工艺对溶胶凝胶法制备PZT粉体的影响[A];中国颗粒学会超微颗粒专委会2011年年会暨第七届海峡两岸超微颗粒学术研讨会论文集[C];2011年
3 张移山;杨晋辉;华庆祥;潘冬冬;;基于PZT压电陶瓷传感器的铝板损伤监控定位技术研究[A];2011年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第三次全体委员大会论文集[C];2011年
4 刘倩;周剑平;王攀;;镍锌铁氧体Ni0.4Zn0.6Fe2O4和铁电体PZT多铁复合陶瓷的介电性能和磁性能[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
5 高晓云;刘庆锁;陆翠敏;;PZT基体上局部沉积NiTiSMA薄膜材料的组织结构研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
6 孟龙;姜春香;郑海荣;;用于纳米药物定点输送的超声驱动器件的声场设计仿真研究[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
7 潘石;周平;吴世法;简国树;;PZT电滞曲线和回零偏差的测量及其对扫描成像的影响[A];第五届全国STM学术会议论文集[C];1998年
8 赵岚;曾涛;;干涉式光纤电压传感器的原理及其相位检测系统的设计[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
9 王灿;石云;方前锋;朱震刚;;PZT铁电陶瓷的低频内耗研究[A];全国第六届固体内耗与超声衰减学术会议论文集[C];2001年
10 方华军;刘理天;任天令;;硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李建华;前驱体法制备PZT/ZrO_2纳米复相陶瓷性能研究[D];天津大学;2009年
2 余璟;基于PZT阻抗技术的结构损伤识别研究[D];华中科技大学;2011年
3 冯铁程;B位先驱体法制备PZT/ZrO_2复合压电陶瓷及其性能研究[D];天津大学;2010年
4 邓启煌;多场耦合条件下MSP测试系统的建立及在PZT陶瓷中的应用[D];东华大学;2012年
5 晁小练;低温烧结PZT基压电陶瓷材料的研究及器件开发[D];陕西师范大学;2010年
6 胡鹏;高频微型声驱动热声制冷机的理论探索与实验研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2007年
7 刘海涛;PZT压电陶瓷纳米晶粉体合成及掺杂改性研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
8 杜小振;环境振动驱动微型压电发电装置的关键技术研究[D];大连理工大学;2008年
9 蔡道林;PZT铁电存储器的研究[D];电子科技大学;2008年
10 吴亚雷;自检测压电微传感器灵敏度优化及并行探测技术研究[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万丹丹;PZT-PMS-PZN基大功率压电陶瓷的低温烧结及掺杂改性研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 程瑜;PMT-PMS-PZT大功率压电陶瓷的制备及掺杂改性研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 李瑛娟;稀土掺杂PZT压电陶瓷与薄膜材料的制备研究[D];昆明理工大学;2012年
4 赵奉阔;锑锂复合取代的PZT二元体系的研究[D];天津大学;2012年
5 朱枝勇;以PZT为基的介电常数6500压电陶瓷瓷料研发[D];电子科技大学;2010年
6 王秋婧;压电陶瓷驱动器力学模型理论与试验研究[D];沈阳建筑大学;2011年
7 郑慈航;PZT薄膜的溶胶凝胶法制备及在MEMS中的应用研究[D];上海交通大学;2011年
8 王克园;PZT薄膜的制备、表征及图形化研究[D];重庆大学;2012年
9 李之栋;反压印制备PZT纳米阵列及其特性研究[D];复旦大学;2012年
10 张雪珍;溶胶—凝胶法制备PZT薄膜的研究[D];长春理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李文 清晨;信息时代的多面手压电陶瓷[N];北京科技报;2002年
2 晓鑫;压电陶瓷——信息时代的新型材料[N];中国建材报;2004年
3 武长运;信息时代的多面手——压电陶瓷[N];山东科技报;2002年
4 中国电子元件行业协会电子陶瓷及器件分会;电子陶瓷:产品门类齐全应用领域拓宽[N];中国电子报;2008年
5 江苏 旋建明;用于压电陶瓷超声波传感器测试的信号源[N];电子报;2002年
6 河北 张爱民;无源压电陶瓷、发光二极管试电笔[N];电子报;2009年
7 科技;刹车噪声能消除[N];中国环境报;2003年
8 陶陶;“修炼”5分钟粉末变成瓷 [N];中国建材报;2002年
9 许祖华 冯国;我国首次研制出无铅压电材料[N];中国技术市场报;2009年
10 记者 鸣琦;西安交大无铅压电材料研究取得重大突破[N];陕西日报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978