Nb掺杂PLZT压电陶瓷性能研究.pdfVIP

维普资讯 第37卷 增刊 1 稀有金属材料与工程 Vo1．37，Supp1．1 2008年 1月 RAREMETALMATERIALSANDENGINEERING January 2008 Nb掺杂PLZT压 电陶瓷性能研究 李红元，孙清池 f天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，天津 300072) 摘 要 ：探讨 Nb2O5掺杂对 PbhLa(ZryTi1-y)h4／O3(一7％，O．y1)(简称 PLZT)~,电陶瓷性能影响。通过 x射线衍 射及扫描 电镜分析 Pb Lax(ZryTi1-y)1．4O3+O．5％Nb2O5陶瓷的相组成和显微结构 。结果表 明：合成温度 1060℃时，可以 得到钙钛矿结构 。随着 Nb20 掺杂量的增大，四方相的含量减少，准 同型相界向三方相移动 。掺杂 Nb2Os的质量分数 为 0．5％，Zr／Ti=57．54／2．5时，得到的压 电陶瓷介 电、压 电性能最优 ，~T33／1~03lO0，tan6=1．96％，,／33=550PC／N， 0．67。 关键词：Nb2O5；介 电常数；压电常数 ；居里温度 中图法分类号：TM282 文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2008)S1-273·04 1 引 言 2·’ b ： z ， 锆钛酸铅系统 PbZrO3．PbTiO3(简称 PZT)的压电 纯 度 均 大 于 99％ 。 选 择 的 配 方 是 ： 陶瓷是 目前应用最广泛的压电铁电陶瓷材料，而在此 Pb1Lax(ZryTi1．y)】．4／03+0．5％Nb205 =7％，实验中，Y 系统中加入不同的添加剂可以对它进行改性，满足各 分别取 56．5％、57％、57．5％、58％)。样品采用固相法 种应用条件对材料提出的性能要求。近几年，压电打 工艺制备 ，将氧化物粉料按化学计量 比混合，湿法球 火机 、压 电传感器 、压电变压器、压 电超声加湿器、 磨4h，将得到的浆料干燥过筛，把得到的粉料预烧 ， 压 电马达等相 继出现要求压 电材料有更高的压 电常 1060℃下保温 2h。湿法球磨4h，烘干过筛后添加质 数，尽可能高的机 电耦合系数以及较好 的稳定性，传 量分数 7％的PVA (polyvinylalcoho1)，加压制成厚度 统的压电陶瓷一般难 以满足所有这些技术要求。在电 为 1．1mm，直径为 15mm 的圆片，800℃下排胶 。试 场或应力作用下如果畴壁易于运动则会使极化后的压 样在不同温度下进行密封埋料烧结，烧好的样品经研 电参数值增加 。能促进畴壁运动 的方法有 】：选择准 磨超声波清洗后被覆银电极，烧银温度 830℃，最后 同型相界 (MPB)附近的组成；采用不等价置换掺杂 在硅油中极化30min，极化好的样品静置24h后测量。 改性；通过碱土金属等价置换 以降低相转变温度 。对 2．2 测试仪器和方法 于不同的添加物来说一方面因为与主晶相中被置换元 根据传输线路法测量谐振频率 厶 反谐振频率 厂a 素的价态差异引起性能的变化[2，3】，另一方面 ，因掺杂 以及相应的等效阻抗 Zm，通过查表和计算求 出 和 引起的显微结构及物相组成的变化也会引起其性能的 Q 。用 AutomaticLCRMeter4225测量样品的电容 C 改变 4【5】。PLZT是一种在 PZT压 电陶瓷中掺杂 La而 和介电损耗 tan6，