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PLZT和PBZT弛豫铁电陶瓷偏压压电效应的研究

伍建新  
【摘要】:本文研究了La、Bi、Nb及Sr掺杂的PBZT系和Nb及Ba掺杂的PLZT系弛豫铁电陶瓷的介温特性(K_(33)-T)、横向场诱应变特性(x_2-E)、介电滞后特性(P-E),并研究了它们在不同直流偏压及温度下的介电常数K_(33)、平面机电耦合系数k_p、弹性柔顺系数S_(11)~E和等效压电常数d_(31)。实验表明,改性PBZT和PLZT系弛豫铁电陶瓷的等效压电常数可由外加直流偏压控制,其温度系数远小于0.9PMN-0.1PT陶瓷。PBZT和PLZT系材料中Ba或Nb掺杂量的增大,都会降低材料的平均居里温度、容温系数及偏压下d_(31)值的温度系数、同一电场下的横向场诱应变及极化强度。对所有组成,在10-50℃的温度范围内,温度越高,同一偏压下的介电常数和压电常数越大。在同一测试温度下,所有组成的介电常数首先随偏压的增大而增大,然后随偏压的进一步增大而下降;机电耦合系数k_b首先随偏压增大而增大,然后趋于一饱和值;等效压电常数|d_(31)|首先随偏压的增大而增大,达最大值后又随偏压的进一步增大而下降。所有组成在10Kv/cm的偏压下,介电常数K_(33)和等效压电常数|d_(31)|都是首先随温度升高而增大,达一最大值后又随温度升高而下降,但|d_(31)|在更低的温度下达最大值;机电耦合系数k_p首先随温度变化不大,然后随温度升高而下降;弹性柔顺系数S_(11)~E首先随温度变化不大,然后随温度升高而略微下降。对3mol%Ba掺杂的PLZT10/65/35弛豫铁电陶瓷的动态及偏压介电和压电特性的研究表明:电场小于8Kv/cm时,动态介电常数比偏压介电常数大很多,电场大于8Kv/cm后,动态介电常数和偏压介电常数的差值随电场增大而减小;电场在3-15Kv/cm之间时,动态压电常数比偏压压电常数大很多,电场小于3Kv/cm或大于15Kv/cm时,动态压电常数和偏压压电常数相差不大。对Nb掺杂的PLZT10/65/35弛豫铁电陶瓷在偏压下介电和压电参敬的回复特性的研究表明,Nb掺杂量越大,回复特性越好,|d_(31)|的剩余值越小。


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