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铌镁酸铅钛酸铅系压电陶瓷准同型相界附近性能的研究

张代磊  
【摘要】: 本文制备了(1-x)Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3–xPbTiO_3(x=0.33,0.34,0.35,0.36) (简称PMN-PT)压电陶瓷,通过X射线衍射(XRD)对合成后的材料晶相进行了分析,用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品表面的显微结构,并且讨论了不同合成工艺和烧结温度对材料介电、压电性能的影响,通过试验确定了铌镁酸铅和钛酸铅的比例、合成工艺以及烧结温度。通过研究(1-x)Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3–xPbTiO_3(x= 0.33, 0.34, 0.35, 0.36)发现:采用二次合成法,1250℃的烧结温度且保温2h的条件下,当PMN/PT=65/35时,得到综合性能优良的压电材料:相对介电常数ε_(33)~T/ε_0=3192,压电常数d_(33)=522pC/N,机电耦合系数K_p =49.4%。 通过对比前驱体合成工艺与传统的氧化物混合合成工艺以及第三种合成工艺对系统相结构、微观形貌、压电和介电性能的影响发现:前驱体合成工艺能更好的避免焦绿石相的生成,有效保证化学计量比的稳定,并能抑制内部晶粒的过大生长和晶界的致密,对压电陶瓷性能的提升较为明显。 另外,本文还研究了烧结温度对压电陶瓷系统微观结构和性能的影响。结果表明:最佳烧结温度是1250℃。此时晶粒生长的均匀致密,此烧结温度下测得压电陶瓷样品的性能最佳。 此外,研究了SrCO_3含量对PMN-PT压电陶瓷在准同型相附近的介电、压电性能的影响。Sr~(2+)置换Pb~(2+),极大的影响了PMN-PT的介电、压电性能,1250℃的烧结温度且保温2h的条件下,当SrCO_3=3.0mol%,PMN/PT=65/35时,系统的综合性能最佳:ε_(33)~T/ε_0=3156,d_(33)=492pC/N,K_p=48.9%。


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