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《哈尔滨工程大学》 2005年
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PZT压电陶瓷纳米晶粉体合成及掺杂改性研究

刘海涛  
【摘要】:纳米粉体制备和掺杂改性技术的应用为压电陶瓷材料的性能改进提供了一条新的途径。本文研究了纳米晶PZT粉体的制备和各种添加剂,如La~(3+)、CNTs和γ′-Fe_4N对PZT压电陶瓷物理、介电及压电性能的影响。 近些年报道了大量均一、纯相PZT粉末的化学合成技术。其中溶胶-凝胶和水热合成是比较重要的技术。本文介绍了一种在相对较低的温度下,利用相对廉价的原料,通过结合这两种方法的优点合成纯相、均一、纳米晶PZT粉末的技术。由此可以制备组成和结构均一的PZT陶瓷。 选取了组成近于MPB的组成Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3进行研究。利用Pb(NO_3)2、Zr(NO3)_4·5H_2O、Ti(OC_4H_9)_4作为原料,NaOH作为矿化剂,通过DSC/TGA、FT-IR、XRD和SEM对合成粉体进行了分析和表征。PZT相在220℃开始出现,270℃2h合成了纯相纳米晶PZT粉末。这可以用来在较低的温度下制备PZT陶瓷,而且其性能可以和传统方法制备的陶瓷相媲美。纳米晶粉末经1150℃2h烧结的PZT陶瓷,平均晶粒尺寸为1.5μm,相对密度达到97.5%。压电常数d_(33)=220pC/N,介电常数ε_(33)~T/ε_0=1006,机电耦合系数K_p=0.5,机械品质因数Qm=410。研究表明这种合成方法对合成纳米晶PZT粉末是有效的,加之廉价的原料成本,使得此方法具有工业应用价值,也可以应用于和PZT相似材料的制备。 讨论了La~(3+)掺杂对PZT陶瓷的物理、介电及压电性能的影响。La~(3+)按如下表达式进行掺杂:Pb_(1_x)La_x(Zr_(0.52)Ti_(0.48))_(1-x/4)O_3,其中x(摩尔分数)=0.00,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05和0.1。La~(3+)的掺杂使得ε_(33)~T/ε_0、K_p、d_(33)得到提高,Qm降低。最高值ε_(33)~T/ε_0=4500,K_p=0.55,d_(33)=230pC/N,最低值,Qm=70。 讨论了CNTs掺杂对PZT陶瓷的物理性能、介电及压电性能的影响。CNTs的掺杂量(wt.%)为0.0,0.1,0.2,0.3,0.4和0.5。CNTs的掺杂使得
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB383.1

【引证文献】
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【参考文献】
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7 杜海军;石墨烯和荧光碳纳米颗粒的制备及其电化学特性的研究[D];华南理工大学;2010年
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10 李瑞雪;新型磁性纳米功能材料的制备与性能研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 殷雪萌;烧结温度与升温速率对牙科可切削硅藻土全瓷材料性能影响的实验研究[D];南京医科大学;2010年
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10 谭鑫鑫;稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
【同被引文献】
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【二级引证文献】
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1 孟庆华;软化学法制备锆钛酸铅压电陶瓷粉体的研究[D];南京航空航天大学;2012年
2 练澎;低温烧结制备PZT压电陶瓷及其性能研究[D];广东工业大学;2013年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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2 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
3 本报记者 刘霞;纳米发电机,小材有大用[N];科技日报;2010年
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2 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
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
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9 刘炜;多孔锆钛酸铅压电陶瓷的制备与性能表征[D];中北大学;2014年
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5 迟媛媛;PZT基铁电材料的制备及性能研究[D];天津师范大学;2013年
6 黄玲;PZT薄膜热退火工艺的研究及微传感器的制备[D];武汉理工大学;2011年
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8 曾辉;PZT薄膜的制备和电性质研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 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
10 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
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