论文部分内容阅读
本文分别研究了两种Ni/Nb比的铌镍-锆钛酸铅三元系压电陶瓷,Ni/Nb比为1:2的0.3Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.7Pb(Zr,Ti)O3(0.3PNN-0.7PZT)和Ni/Nb比为1:1的0.3Pb(Ni1/2Nb1/2)O3-0.7Pb(Zr,Ti)O3(0.3PNN(1:1)-0.7PZT)。探索了不同合成方法、预烧温度、烧结温度和Zr/Ti比对0.3PNN-0.7PZT压电陶瓷相结构和性能的影响。X射线衍射(XRD)的结果表明,传统氧化物合成法成功制备出性能良好的单一钙钛矿结构固溶体。Zr/Ti比会影响准同型相界(MPB)的位置,当在最佳预烧温度900℃和烧结温度1200℃的条件下,随着Zr/Ti比的增加,陶瓷主晶相由四方相过渡为三方相。当Zr/Ti为44/56,陶瓷处于MPB的位置并表现出最佳性能。通过探索极化条件对0.3PNN-0.7PZT压电陶瓷介电压电性能的影响,最佳的极化条件是在2kV/mm的极化场强下60℃硅油中极化10min,其相对介电常数ε3T3ε0,介质损耗tanδ,压电系数d33,机电耦合系数Kp分别为2451,1.7%,538pC/N和0.637。本文研究了La2O3对0.3PNN-0.7PZT压电陶瓷进行掺杂改性。不同La2O3含量掺杂0.3PNN-0.7PZT压电陶瓷的XRD图谱表明,该体系均形成单一的钙钛矿固溶体结构。Zr/Ti比对La2O3掺杂0.3PNN-0.7PZT压电陶瓷的介电压电性能也有很大影响。当La2O3掺杂量为2mol%,Zr/Ti比为44/56,该体系处于MPB,并在烧结温度为1270℃时达到陶瓷的最佳性能。研究了低温烧结CuO掺杂的0.3PNN-0.7PZT三元系压电陶瓷,结果表明CuO与PbO反应生产液相,促进烧结,烧结温度从1200℃降到900℃,但性能较低。当CuO掺杂量为1mol%在1050℃下烧结时,陶瓷的综合性能较好。本文探索了烧结温度和Zr/Ti比对0.3PNN(1:1)-0.7PZT系统相结构和性能的影响,XRD结果表明除了钙钛矿结构外,还有NiO,ZrO2和PbO杂质相。与0.3PNN-0.7PZT相比,该体系的介质损耗和压电性能相对降低,居里温度相对提高,呈现出硬性掺杂特征。当烧结温度为1220℃,Zr/Ti比为46/54时,得到陶瓷的最佳性能。