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PZT基层状压电陶瓷具有铅挥发低,电学性能优异等优点,能够在控制铅挥发量的同时保持着良好的电学性能,相比单层压电陶瓷有着更广的应用价值。本文通过层状复合结构的设计有效地减少了 PZT基压电陶瓷在烧结及使用过程中Pb的挥发量,降低了 PZT基压电陶瓷对环境的危害;另一方面,通过不同组分的层状复合及对扩散界面的研究,使整体性能的优点得到统一,达到性能优化的目的,为实现多层压电陶瓷的功能化奠定基础。同时,通过软-硬层状复合结构中氧空位的扩散作用,促进烧结过程,使得样品在低温下得以致密化,达到减少能耗的效果。本文的主要研究内容如下:(1)采用干压成型法制备出 0.95Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-0.05Sr(K0.25Nb0.75)O3+1wt%CuO(简称“5SKN+1wt%CuO”)与 0.98Pb(Zr0 52Ti0.48)O3-0.02Sr(K0.25Nb0.75)O3(简称“2SKN”)及PZT层状复合的PZT基压电陶瓷,由于其特殊的层状结构,在层间界面处形成PbO-CuO液相促进烧结扩散过程,有效的阻碍了铅的挥发,同时保持了稳定的各项性能。1wt%CuO+5SKN与2SKN层状复合结构的铅挥发量在900℃只有0.45%,即使在1000℃烧结,其铅挥发也只有1.42%。除此之外,1wt%CuO+5SKN与PZT层状复合结构既保持了低铅挥发的优点,还具有较低的介电损耗。同时,其具有较高的居里温度(395℃),有更广的应用价值。(2)通过不同离子“硬掺”(高价离子取代低价离子)对PZT基层状压电陶瓷影响的研究发现,硬掺都会引起氧空位,氧空位会将畴壁钉住,限制其在极化时的转向,使介电损耗减少。不同硬性离子掺杂后的PZT基压电陶瓷与5SKN层状复合,出现了不同的界面扩散效果,这与它们产生的氧空位数量不同有关。除此之外,软-硬层状复合结构中氧空位的扩散作用促进了烧结过程,降低了烧结温度,使5SKN能够在低温烧结条件下实现致密化,达到较少能耗的目的。(3)通过高温烧结不同Fe含量的层状压电陶瓷的研究发现,0.96Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-0.04Fe2O3与5SKN层状复合陶瓷的过渡层轮廓清晰,并随温度的升高,过渡层的厚度也从24.80±2.35μm增长到158.42±3.53μm,并且具有高介电、低损耗的优点。相比层状压电陶瓷器件化的研究,其共烧界面的研究为压电陶瓷多功能化奠定了基础,有着不可忽视的价值。