【摘 要】
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本文主要通过组元调控、组元引入、微量元素掺杂和制备工艺来优化PNN-PZT基陶瓷性能。最后研究了陶瓷元件在交流电场条件下发热与陶瓷相对介电常数之间的关系。主要研究内容如下:（1）以0.9P0.1S（0.1ZN-0.1NN-0.8ZT）为基础配方,通过组元调控,得到了多种满足在低发热、高振幅执行元件中应用需求(企业建议的性能范围d33≥700p C/N,5000<εr<7000,tanδ≤3.5%)
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本文主要通过组元调控、组元引入、微量元素掺杂和制备工艺来优化PNN-PZT基陶瓷性能。最后研究了陶瓷元件在交流电场条件下发热与陶瓷相对介电常数之间的关系。主要研究内容如下:（1）以0.9P0.1S（0.1ZN-0.1NN-0.8ZT）为基础配方,通过组元调控,得到了多种满足在低发热、高振幅执行元件中应用需求(企业建议的性能范围d33≥700p C/N,5000<εr<7000,tanδ≤3.5%)的陶瓷配方。其中,0.9P0.1S（0.12ZN-0.16NN-0.72ZT）陶瓷具有最优的综合性能:d33=920p C/N,kp=0.71,Pr=24.54μC/cm2,εr=6900,tanδ=3.2%,Tc=133℃。（2）采用组元引入来调整0.9P0.1S（0.12ZN-0.16NN-0.72ZT）陶瓷的性能。PMS、PMN和PSN的引入都对陶瓷的性能有着不同程度的降低,特别是PMS和PSN对陶瓷性能影响的最大,综合性能急剧下降。引入PMN有效的降低了0.9P0.1S[0.12ZN-x MN-（0.16-x/2）NN-（0.72-x/2）ZT]陶瓷的相对介电常数和介电损耗。在x=0.01时,陶瓷的综合性能为:d33=820p C/N,kp=0.64,εr=5800,tanδ=2.2%。（3）研究元素掺杂对0.9P0.1S（0.12ZN-0.16NN-0.72ZT）陶瓷性能影响,在掺杂W6+、Er3+、Mo6+、Sb3+后,对陶瓷的d33和kp存在不同程度的降低,εr都在5000-7000之间。采用传统的固相烧结法制备（0.9-x/2）P（0.1-x/2）Sx B（0.12ZN-0.16NN-0.72ZT）陶瓷。当x=0.01,陶瓷的综合性能最佳:d33=890 p C/N,kp=0.71,εr=5550,tanδ=3.2%。（4）通过固相前驱体法制备0.9P0.1S（0.12ZN-0.16NN-0.72ZT）压电陶瓷。对B位氧化物进行前驱体制备后得到的陶瓷都具有较好的综合性能。前驱体法合成A2B1B2B3,再制得的0.9P0.1S（0.12ZN-0.16NN-0.72ZT）陶瓷获得最佳的综合性能:d33=970p C/N,kp=0.68,εr=7279,tanδ=4.0%,Tc=131℃。（5）通过流延工艺制备A:Pb0.9Sr0.1(Zn1/3Nb2/3)0.14(Ni1/3Nb2/3)0.16-（Zr0.52Ti0.48）0.70O3和B:Pb0.9Sr0.1（Zn1/3Nb2/3）0.06（Ni1/3Nb2/3）0.16-（Zr0.52Ti0.48）0.74O3压电陶瓷。A配方陶瓷样品在交流电场作用下,温度随时间变化上升速度比B配方的快得多。A配方陶瓷制得的压电泵输出压力和流量随时间变化非常明显。通过实验结果表面,采用B配方制得的压电泵的性能为:输出流量约为350m L/min,输出压力大于13k Pa。
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