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PLZT反铁电材料

王洪杰  
【摘要】:本文采用传统金属氧化物固相反应法合成了几个系列的反铁电材料。首先合成了反铁电态的镧掺杂的锆钛酸铅(PLZT),研究La~(3+)的掺杂及Zr/Ti比对PZT系统的影响;然后以反铁电态的镧掺杂的锆钛酸铅(PLZT)为基体,研究三氧化二铁和氧化锌的掺杂对系统性能的影响;最后阶段同样是以反铁电态的锆钛酸铅(PLZT)为基体,采用传统的添加烧结助剂的方法研究其低温烧结,添加的烧结助剂为Li_2CO_3、Bi_2O_3。 研究发现,在PLZT(0.07≤x≤0.18)试样中,室温下随La~(3+)含量增大,材料由三方铁电相( x≤0.09)转变为四方反铁电相(0.11≤x≤0.14)和近立方相(x≥0.15)。La~(3+)稳定了PLZT反铁电相系统,该系统反铁电陶瓷的电场诱导AFE-FE转变呈现了弥散相变的特征,“窄、斜”型双电滞回线反映了PLZT多元复杂化合物反铁电陶瓷内部化学组分的纳米尺度非均匀性。 Fe2O_3和ZnO的掺杂,有效地降低了体系的相对介电常数和介电损耗,同时明显提高了体系的居里温度,减弱了体系的相变弥散度。但是随掺杂量的过大,材料的介电性能会有所恶化。 适量的Li_2CO_3、Bi_2O_3可显著降低烧结温度和改善低温烧结陶瓷的介电性能。但过量掺杂Li_2CO_3、Bi_2O_3陶瓷的气孔率反而增加,陶瓷的致密性降低,晶粒均匀性变差。Li_2CO_3单独掺杂时,大部分聚集于晶界处,当Li_2CO_3、Bi_2O_3同时掺杂时,大部分进入晶格,降低烧结温度的效果更加好一些。当Bi_2O_3含量为0.3mol%,Li_2CO_3含量为0.7mol%时,可使PLZT的烧结温度从1250℃降至1190℃,而且具有高的综合性能。


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