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压电变压器用陶瓷材料低温烧结的研究

张东  
【摘要】: 低温烧结可减少铅基压电陶瓷中PbO的挥发,从而减少对环境的污染,使材料不偏离化学计量比,维持材料的良好性能。同时在制备多层压电变压器时,可用较便宜的金属替代贵金属,从而节约生产成本。为实现压电陶瓷的低温烧结,本文采用烧结助剂法,分别采用Li_2CO_3、Li_2CO_3+ZnO和LiBiO_2作为烧结助剂来降低Pb_(0.95)Sr_(0.05)[(Mn_(1/3)Sb_(2/3)_(0.06)(Ni_(1/2W)_(1/2)_(0.02)(Zr_(0.49)Ti_(0.51))_(0.92)]O_3(以下均简称为:PMS-PNW-PZT)压电陶瓷的烧结温度。另外,还研究了LiW对PMS-PLW-PZT压电陶瓷低温烧结性能的影响。 研究了在不同烧结温度下Li_2CO_3对PMS-PNW-PZT压电陶瓷物相结构,微观形貌和机电性能的影响。结果表明,当烧结温度为1050oC,Li_2CO_3质量分数为0.3wt%时PMS-PNW-PZT陶瓷的“硬性”性能较佳,ε~T_33 /ε_0、kp、Qm、tanδ和的值分别为1828、0.47、840、0.42%和310pC/N,Lid_(33)2CO_3质量分数为0.7wt%时,PMS-PNW-PZT的“软性”性能较佳,ε~T_33 /ε_0、kp、Qm、tanδ和的值分别为1954、0.49、733、0.5%和343 pC/N。d33 为了提高材料Qm ,研究了在不同烧结温度下LiBiO_2对PMS-PNW-PZT压电陶瓷物相结构,微观形貌和机电性能的影响。结果表明,当LiBiO_2质量分数为0.3wt%,烧结温度为1050oC时,可得到相对较好的综合性能,此时、、、ε~T_33 /ε0kpQm tanδ和d33的值分别为1213、0.32、1917、0.55%和200pC/N。 为了进一步提高压电陶瓷的综合性能,研究了在不同烧结温度下,Li_2CO_3质量分数为0.3wt%时,ZnO对PMS-PNW-PZT压电陶瓷物相结构,微观形貌和机电性能的影响。结果表明,当ZnO质量为1.0wt%时,在1050oC的烧结温度下,、、、ε~T_33 /ε0kp Qm tanδ和d 33的值分别为2277、0.52、1691、0.96%和341pC/N;在1100oC的烧结温度下,ε~T_33 /ε_0、kp、Qm、tanδ和的值分别为2412、0.58、1023、0.7%和368pC/N。d33 为了更好的实现低温烧结,研究了在不同烧结温度下LiW摩尔含量对PMS-PLW-PZT压电陶瓷物相结构,微观形貌和机电性能的影响。结果表明,当烧结温度为1100oC,LiW摩尔含量为0.03mol时,得到的陶瓷综合性能较佳,此时ε~T_33 /ε_0、kp、Qm、tanδ和d33的值分别为1386、0.39、1836、0.4%和197pC/N。


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