收藏本站
《济南大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大功率收发兼备压电陶瓷的制备与性能研究

鞠超  
【摘要】:本文以固态氧化物为原料,采用传统固相反应法合成了Pb_(0.9)4Sr_(0.06)(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3+0.1wt%(Ni_2O_3+Cr_2O_3)二元系PZT压电陶瓷,通过对该系统进行Ce、Mn掺杂改性来实现大功率器件对压电陶瓷的应用要求。通过差热(DTA)和热重(TGA)实验对粉体的合成温度进行了分析;利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM),并结合常规电性能测试手段研究不同影响因素对材料相结构、微观结构、压电以及介电性能的影响。 Ce掺杂的PZT压电陶瓷具有“软性”及“硬性”两性特性,适量的Ce掺杂能够有效改进PZT压电陶瓷的性能。Ce掺量及烧结温度对PZT压电陶瓷相结构的影响均不大,均为钙钛矿结构。但Ce掺杂会引起晶格畸变,随着掺量的增多,压电陶瓷的相结构由四方相逐渐转化为三方相,准同型相界向四方相移动。适量的Ce掺杂能够促进晶粒的生长,空隙减少,使结构更加致密,但过多掺杂Ce会聚集在相界处,阻止了晶粒的进一步长大。烧结温度对晶粒生长有较大的影响,随着烧结温度的升高,晶粒不断长大,但烧结温度过高会导致PbO挥发,影响晶粒的长大。当CeO_2掺杂为0.3wt%、烧结温度为1280℃时,压电陶瓷的晶形饱满,晶粒大小均匀且结构致密,此时压电陶瓷具有优异的压电及介电性能,介电损耗较低,在此条件下的性能参数为:d_(33)=375pC/N,K_p=0.68,Q_m=460,ε_(33)~T=1400,tanδ=0.0028。 Mn掺杂的PZT压电陶瓷主要表现为“硬性”特征,少量的Mn掺杂也能起到“软性”掺杂的特点,但掺杂效果不明显。MnO_2掺杂对PZT压电陶瓷相结构影响较大,虽然所有掺杂试样均为钙钛矿结构,但MnO_2掺杂会引起晶格畸变,随着掺杂量的增多,相结构由四方相明显转化为三方相。烧结温度对PZT压电陶瓷相结构的影响不大,所有试样均保持钙钛矿结构。当MnO_2掺量为0.05wt%、烧结温度为1280℃时,压电陶瓷的tanδ略有降低,Qm值提高,其压电性能变化不大,此条件下压电陶瓷的性能参数为:d_(33)=338pC/N,K_p=0.626,Q_m=421,ε_(33)~T=1260,tanδ=0.0038。 Ce和Mn复合掺杂以后,压电陶瓷的相结构仍为钙钛矿结构,当CeO_2掺量为0.3wt%时,随着MnO_2掺量的增大,压电陶瓷由四方相为主的相结构逐渐向三方相转变。当CeO_2的掺量为0.3wt%、烧结温度1280℃时,适量的Mn掺杂能促进晶粒的长大,但掺杂过多明显抑制了晶粒的正常生长,且在晶界处有杂质存在。通过正交实验方法研究Ce、Mn离子复合掺杂对PZT压电陶瓷性能的影响,结果分析表明,MnO_2掺量是影响PZT压电陶瓷性能的关键因素,随着MnO_2掺量的升高,PZT压电陶瓷的Kp、d_(33)、ε_(33)~T值降低,Qm、tanδ值升高。CeO_2掺量是影响PZT压电陶瓷性能的重要因素,随着CeO_2掺量的升高,Kp、d_(33)、ε_(33)~T出现先减小后增大的趋势,当掺量超过0.3wt%时,K_p、d_(33)、ε_(33)~T又出现降低的趋势。经优化后确定制备大功率收发兼备压电陶瓷的最优条件是:MnO_2掺量为0.05wt%、CeO_2的掺量为0.3wt%、烧结温度为1280℃。此条件下压电陶瓷的性能参数分别为:d_(33)=381pC/N,K_p=0.65,εT_(33)=1621,tanδ=0.0027,Q_m=485。
【学位授予单位】:济南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM282

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕文中;王莹;范桂芬;;B-Si-Pb玻璃掺杂PBSNF-PZT压电陶瓷的性能研究[J];电子元件与材料;2011年07期
2 陈刚;符春林;冉少念;彭晓东;;高温压电陶瓷掺杂研究现状[J];中国陶瓷;2011年06期
3 邢峰;张让辉;王敦富;支晓华;;压电智能结构振动控制技术的研究与展望[J];机械管理开发;2011年03期
4 李桧林;黄焱球;刘益雄;杜海威;唐红平;苏晨;魏飞;;Cu掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3-LiSbO_3-NaTaO_3系压电陶瓷结构及性能的影响[J];中国陶瓷;2011年06期
5 陈国辉;刘安平;王爱芳;刘秀莲;王平山;;多点压电振动给料装置的实验研究[J];机械工程师;2011年08期
6 王允祺;范桂芬;吕文中;;ZnO掺杂对PSN-PZT陶瓷烧结温度及压电性能的影响(英文)[J];压电与声光;2011年04期
7 李桧林;黄焱球;张双;高涛;唐红平;;K_4CuNb_8O_(23)对K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-LiSbO_3压电陶瓷结构及性能的影响[J];电子元件与材料;2011年07期
8 竺保成;高朋召;李玉平;彭静;陈功田;;微波合成Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48)O_3(PZT)粉体[J];粉末冶金材料科学与工程;2011年03期
9 侯伟;李建华;;低温烧结CuO改性PZT压电陶瓷性能研究[J];电子元件与材料;2011年08期
10 金莉莉;罗涛;汪跃群;;二元系大功率发射型压电材料性能研究[J];声学与电子工程;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郝俊杰;王晓慧;桂治轮;李龙土;;MnO_2对钛酸铋钠压电陶瓷性能的影响[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
2 徐敏;丛健生;王秀明;;圆形活塞压电振子带通Q值的ANSYS分析[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
3 李茂順;陳炳輝;吳朗;郭興家;吳金昆;;以溶胶凝胶法制备压电陶瓷[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年
4 吴南春;施尔畏;郑燕青;李文军;;介质对水热制备PbNb_2O_6晶粒形貌的影响[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
5 林书玉;许龙;;一种新型的cymbal换能器的研究[A];中国声学学会功率超声分会2009年学术年会论文集[C];2009年
6 李宝库;;超声波电动机压电陶瓷粘接技术的提升[A];第十六届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2011年
7 刘海峰;田莳;李小兵;;PZN-PZT压电陶瓷常温和低温电疲劳比较[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
8 潘在友;刘惠兰;冯丽爽;邢济武;;基于光杠杆原理测量压电陶瓷压电特性的方法[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
9 李龙土;董蜀湘;;超声马达[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
10 李宁;胡俊辉;黄卫清;朱春玲;赵淳生;;压电除冰系统中压电元件尺寸对界面剪切应力的影响[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 晓鑫;压电陶瓷——信息时代的新型材料[N];中国建材报;2004年
2 武长运;信息时代的多面手——压电陶瓷[N];山东科技报;2002年
3 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
4 李文 清晨;信息时代的多面手压电陶瓷[N];北京科技报;2002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 吕敏敏;浙江天通涉足电子器件新领域[N];中国电子报;2003年
10 陶陶;粉末“修炼”变陶瓷[N];中国矿业报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
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 王希花;基于压电陶瓷迟滞非线性建模及控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 朱炜;压电陶瓷叠堆执行器及其系统的迟滞现象模拟、线性化及控制方法的研究[D];重庆大学;2012年
7 张奔牛;传感和致动装置/结构中的多物理量耦合问题[D];重庆大学;2003年
8 刘琳;声频干扰技术的研究与实现[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
9 曹中清;无单元法及其面向对象程序实施[D];西南交通大学;2006年
10 易幼平;双向驱动纵扭复合型超声马达理论研究[D];中南大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 孙秋香;锑锂掺杂PZT二元系压电陶瓷性能及优化工艺的研究[D];天津大学;2010年
3 张东;压电变压器用陶瓷材料低温烧结的研究[D];天津大学;2010年
4 梁丽娉;压电陶瓷传感器力学模型理论与试验研究[D];沈阳建筑大学;2011年
5 郑惠清;压电陶瓷在超声波电机中的应用研究[D];武汉理工大学;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 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
8 唐韵;基于压电陶瓷逆压电效应原理的3MN叠加式力标准机的研究[D];电子科技大学;2010年
9 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
10 乔柳;高性能PZN-PLZT压电陶瓷的研究[D];天津大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026