PSMS-PNW-PZT壓電陶瓷及其低溫燒結研究.pdf

1、為得到在較低的燒結溫度下具有高介電系數(shù)，高機電耦合系數(shù)Kp，較高的壓電常數(shù)d33和機械品質因數(shù)Qm，及較低的介電損耗tanδ的壓電陶瓷材料，以應用于大功率壓電陶瓷變壓器，本文從陶瓷的制備工藝、材料的組分設計以及低溫燒結三個方面對PSMS－PNW－PZT壓電陶瓷材料進行了研究。
　　 研究了Zr/Ti、合成溫度以及燒結溫度的變化對四元系壓電陶瓷材料Pb0.95Sr0.05[(Mn1/3Sb2/3)0.06(Ni2/3W1/3)0.

2、02(ZrxTi1-x)0.92]O3的相結構、微觀結構和機電性能的影響。結果表明，Zr/Ti=50/50，合成溫度為900℃，燒結溫度為1175℃時壓電陶瓷材料性能最佳。此時，εT33/ε0=2477，d33=359pc/N，Kp=0.57，tanδ=0.8％。
　　 為進一步提高材料的綜合性能，研究了Ni/W比和燒結溫度對四元系壓電陶瓷材料PSMS-PNW-PZT的相結構、顯微組織形貌和機電性能的影響。結果表明，Ni/W=1

3、/2時壓電陶瓷材料的綜合性能最優(yōu)，此配方下的時壓電陶瓷材料在燒結溫度為1150℃時可取得最佳性能：εT33/ε0=1898，d33=316pc/N，tanδ=0.4％，Qm=2688，Kp=0.54。
　　 為了降低燒結溫度，減少PbO的高溫揮發(fā)，預制了LiBiO2粉體作為燒結助劑加入到Pb0.95Sr0.05[(Mn1/3Sb2/3)006(Ni1/3W2/3)0.02(Zr0.50Ti0.50)0.92]O3主晶相中。研究發(fā)

4、現(xiàn)，當燒結溫度為1050℃時，摻雜0.3wt.％LiBiO2的壓電陶瓷材料性能最佳，此時εT33/ε0=1447，d33=201pc/N，tanδ=0.5％，Qm=1102，Kp=0.41。
　　 為了改善加入LiBiO2引起的性能惡化，使壓電陶瓷在降低燒結溫度的同時能夠保證其各項優(yōu)異性能，在摻雜0.3wt.％LiBiO2的基礎上加入了CuO。結果表明，加入CuO可大大改善LiBiO2的加入所導致的壓電陶瓷材料性能的惡化，達到了