bisco3审审pbtio3系高温压电陶瓷的制备和性能调控word格式论文.docxVIP

NanjingUniversity ofAeronauticsandAstronauticsThe Graduate SchoolCollege ofMaterial Science andTechnologyPreparation andPerformanceAdjustmentof BiScO3-PbTiO3Based HighTemperature PiezoelectricCeramicsAThesisinMaterialsProcessingEngineeringbyQianWangjieAdvisedbyProf.Yang YingandWangYipingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2012承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要近年来，由于汽车工业、能源工业和航空航天领域对高温压电传感器和驱动器的迫切需求，高温压电材料的研究受到了前所未有的关注和重视。铋基钙钛矿固溶体(1-x)BiScO3-xPbTiO3 (BS-PT)在MPB 附近拥有大的压电常数(d33=450pC/N)和高的居里温度(Tc=450°C)，是高温应用的理想材料。但是BS-PT 也存在着机械品质因数低，原料昂贵等不足。针对这些问题，本论文以BS-PT 二元压电陶瓷为基础，选取PMS 和PYN作为第三组元，系统地研究了新型三元体系0.07Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-(0.93-x)BiScO3-xPbTiO3(PMS-BS-xPT)和(0.92-x)BiScO3-xPbTiO3-0.08Pb(Yb1/2Nb1/2)O3 (BS-xPT-PYN)的相结构、微观组织以及室温和高温条件下的电学性能。用传统固相反应法制备PMS-BS-xPT(x=0.52~0.72)三元体系陶瓷，研究PMS和不同BS/PT比例对陶瓷性能的影响。结果表明：该体系中区分三方相和四方相的MPB在x=0.6 附近，此成分压电性能最优：εr=993, d33=225pC/N, kp=0.38。陶瓷的居里温度随PT 含量变化显著，PMS 的加入使陶瓷具有一定的弛豫行为，同时也显著提高了BS-PT 固溶体系的硬性压电性能，机械品质因数在x=0.72 处可达1291，而介电损耗有了大幅度下降，当x0.6 时介电损耗值皆低于1%。由于PMS 诱导产生缺陷偶极子对电畴的钉扎效应，陶瓷的P-E 回线呈现“束腰”状。用前驱体法制备BS-xPT-PYN(x=0.54-0.62)陶瓷。研究表明：PYN的加入使MPB 小幅移动至x=0.56~0.58附近，当x=0.58 时性能最佳：εr=1260,d33=370pC/N,kp=0.46。材料晶体结构的四方度随着PT 的增加而显著增加，同时Tm呈现不断提高的趋势，MPB样品在Tm ~370°C 处介电常数最大值可达到~27,000。高温性能测试表明PYN的加入使材料具有更好的高温稳定性，可能由于外部压电响应的增强，MPB组分样品的kp、Qm和Pr都随温度升高而提高并在200 °C 时获得最大值，材料的这一温度-性能行为与传统PZT 电学性能的温度依赖性截然不同。高温、高电场下的电阻率测试表明陶瓷在200°C 和45kV/cm的条件下仍然保持高电阻率行为。因此PYN改性的BSPT 陶瓷是一种高温应用的理想候选材料。关键词：压电陶瓷，BS-PT，机械品质因数，居里温度，热稳定性，铌镱酸铅本工作得到江苏省自然科学基金（资助号：BK2010504）、教育部博士学科点研基金（资助号：20103218120003）、南京航空航天大学研究基金（资助号：NS2011006）、国家自然科学基金（资助号、航空科学基金（资助号：2009ZC52042）、江苏省高校科技成果产业化推进项目（JH10-7）的资助。本文工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。ABSTRACTNowadays,high-temperaturepiezoelectricmaterialshavereceivedagreatdealofattention becausetheautomotiveindustry,theenergyindustryan