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本论文从钛酸铅(PT)基弛豫铁电体的结构与性能的关系出发,研究了铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)和铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅(PSN-PMN-PT)弛豫铁电体的微观组织形貌以及介电、压电和铁电性能。 采用改进的两步前躯体合成法制备一系列不同组分配比的PSN-PMN-PT三元铁电陶瓷,研究了烧结温度和PSN含量对陶瓷微观结构、致密性和电学性能的影响。随着烧结温度升高,陶瓷的相结构保持不变,始终为三方-四方两相共存的钙钛矿结构。晶粒尺寸不断增大,致密度先增大后减小,当烧结温度为1140℃,致密度达到最大(为理论密度的98.26%)。扫描电子显微镜(SEM)显示,当烧结温度为1140℃时,气孔率最小且晶粒尺寸均匀,微结构致密。综上,最佳烧结温度为1140℃。PSN固溶量的增加几乎不影响PSN-PMN-PT陶瓷的相结构和晶粒尺寸,所有陶瓷仍为三方-四方相共存的钙钛矿结构。随着PSN含量从5%增加45%,陶瓷的居里温度Tc明显提高,从154.9℃增加到235.6℃;但介电、压电及铁电性能降低。在众多组分中,25PSN-38PMN-37PT组分表现出良好的综合性能:压电常数d33~478 pC/N、机电耦合系数kp~65.1%、最大介电常数εm~8338、介电损耗tanδ~0.03、剩余极化强度Pr~19.2μC/cm2、矫顽场Ec~9.5kV/cm、居里温度Tc~192.2℃。 PMN-PT铁电单晶电畴观察发现,极化样品中出现许多不同取向的小畴带,且畴带尺寸不同。不同取向小畴带的形成很好的解释了PMN-PT铁电单晶高的压电常数d33~1500pC/N以及压电常数的不均匀性。然而,未极化的样品除了部分小区域存在小畴带外,大部分区域看不见畴带。随着温度的升高,在三四方相变点附近Trt~89℃,未极化样品中迅速出现沿特定方向生长的条带状电畴。降温过程中,相变点附近形成不同取向的小畴,这可能归因于铁电畴内部极性微区的相互作用。极性微区的存在解释了PMN-PT铁电体的弛豫特性。 相比于PMN-PT单晶,三元PSN-PMN-PT铁电单晶表现出更加优异的性能:居里温度Tc~170℃,室温介电常数εrt高达4714,剩余极化强度Pr~37.11μC/cm2,同时表现出了较大的矫顽场Ec~4.74kV/cm。电畴观察分析表明,随着温度升高,不规则波浪型电畴逐渐演变为平直条带状直到消光变黑。铁电-顺电的相变发生在一个较宽的温度范围(160~180℃),暗示了相变的弛豫特性,这与介电温谱相一致。