压电陶瓷的改性.doc

本科毕业论文（设计） 论文（设计）题目： 压电陶瓷配方优化 学 院： 材料与冶金学院 专 业： 材料物理 班 级： 081 班 学 号： 080802110124 学生姓名： 黄飞 指导教师： 郑德一 （副教授） 2012年6月11日  贵州大学本科毕业论文（设计） 诚信责任书 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。 特此声明。 论文（设计）作者签名： 日 期： 目 录 摘 要 III Abstract IV 第一章 绪 论 1 1.1 压电陶瓷的发展历史 1 1.2 压电陶瓷的应用 2 1.3 陶瓷的分类 2 1.3.1 按主要组成晶体结构分： 2 1.4 压电陶瓷的研究现状 4 1.4.1 锆/ 钛= 0.52 ～0.55/ 0.48 ～0.45PZT 压电陶瓷： 4 1.4.2 高锆（PZT95/ 5）压电陶瓷 4 1.4.3 多孔PZT 压电陶瓷 5 1.4.4 烧结研究进展 5 1.5 压电陶瓷制作设备与工艺 6 1.5.1 设备 6 1.5.3 基本粉末的介绍 7 1.5.4 称料 7 1.5.5 粉料制备 7 1.5.6 原料煅烧 8 1.5.7 成型 8 1.5.8 烧结 8 1.6 研究目的与意义 9 第二章 理论基础 11 2.1 极化 11 2.2 压电原理 11 2.2.1 压电效应 11 2.2.2 电致伸缩 12 2.2.3 电退化现象 12 2.3 重要参数 13 2.3.1 介电常数ε 13 2.4 掺杂微量元素对PZT陶瓷的影响 14 2.4.1 添加Cr2O3对压电陶瓷的影响 15 2.4.2 添加Sb2O3对压电陶瓷的影响 15 2.4.3 添加铬对压电陶瓷的影响 15 2.4.4 添加硅对压电陶瓷的影响 15 2.4.5 添加锰对压电陶瓷的影响 16 第三章 实验手段与过程 17 3.1 实验所需材料与仪器 17 3.1.1 材料 17 3.1.2 所需仪器 18 3.2 实验过程 18 3.2.1 基础配方的检测 18 3.2.2 添加锰的实验 19 3.2.3 添加铈的实验 20 第四章 实验结果与讨论 21 4.1 掺杂后压电陶瓷的各项性能 21 4.2 掺杂量对压电陶瓷的影响 22 4.2.1 对介电损耗的影响 22 4.2.2 对机电耦合系数的影响 22 4.2.3 对压电常数d33的影响 23 4.2.4 掺杂量对介电常数ε的影响 23 4.3 X射线衍射图谱及分析 24 4.4 扫描电子显微镜图片及分析 25 第五章 结 论 28 参考文献 30 致 谢 31 摘 要 压电报警器是采用压电陶瓷片作为核心的装置。它具有体积小而发生效果好的特点，因而得到广泛的应用。但是现存的报警器的声压级达不到实际的需求水平，这是因为压电陶瓷材料的性能限制。本文采用传统的固相法制备PZT二元系压电陶瓷。研究了掺杂不同含量为0.1%，0.15%，0.2%，0.25%，0.3%和0.35%的MnO2和CeO2对PZT压电陶瓷的结构，介电性能，压电性能和介电损耗的影响。并对其微观组织进行了研究。当锰的掺杂量为0.15%时，压电陶瓷的性能得到最佳的优化：tgδ=0.0095；kp=0.634pC/N；d33=611；ε=2523。铈的掺杂使陶瓷的烧结温度升高，当铈的掺杂量为0.15%时，压电陶瓷的性能也得到了最佳的优化：tgδ=0.017；kp=0.623；d33=563pC/N；ε=3310。综上所诉，在原配方材料的基础上压电常数和机电耦合系数都有所增加。这对压电报警器的声压的提高、体积的减小有着重要的意义。 关键词：压电报警器 PZT压电陶瓷 介电性能 掺杂 Abstract Piezoelectric alarm equipment is the use of piezoelectric ceramics as the core