论文部分内容阅读
PZT基压电陶瓷因具有电性能优异、性能稳定、制造方便、成本低廉等优点而在压电陶瓷领域占据了主导地位。但其烧结温度高,烧结时氧化铅的大量挥发会造成化学计量比偏离,性能下降,并且污染环境。而采用低温烧结技术来降低氧化铅的挥发是积极而有效的方法。同时,采用低温烧结技术可以以银、铜等为电极,大大降低一次烧成的成本。因此,低温烧结的研究有很大的经济效益和社会效益。本文采用传统的固相反应法来制备样品,以液相烧结的方式对PZT陶瓷进行了掺杂改性和低温烧结的研究,制备了出新的性能较好的低温烧结配方PCN-PFW-PZT压电陶瓷。本文先用单氧化物WO3和CuO分别掺杂PMS-PNN-PZT压电陶瓷,研究其对PMS-PNN-PZT压电陶瓷微观结构、电性能及烧结作用的影响。结果表明,WO3的加入表现为软性掺杂,加入后的样品在1100℃即可烧结致密,电性能有少量下降。CuO的加入可以使样品在1000℃左右得到烧结,但电性能下降较大。通过微观形貌的观察,两者都表现出了液相烧结的特征。通过对单氧化物掺杂的研究,本文决定采用加入分别含有以上两种氧化物的钙钛矿相固溶体Pb(Fe2/3W1/3)O3（PFW）和Pb(Cu1/3Nb2/3)3 （PCN）复合掺杂,以达到实现低温烧结同时能得到良好的电性能的目的。先研究了PFW的含量对PFW-PZT压电陶瓷的影响。研究发现,PFW的加入可以改善PZT压电陶瓷的烧结温度而性能下降较少。确定了PFW的含量为4.5 mol%,最佳烧结温度为1100℃,此时电性能最好。为了进一步降低烧结温度,本文又研究了PCN的含量对PCN-PFW-PZT压电陶瓷的影响。研究表明,PCN的加入,能将体系的烧结温度降至1000℃,并且拥有较好的电性能。其机理可能为软硬掺杂的共同作用。确定最终配方为0.08PCN-0.045PFW-PZT,其在1000℃烧结的综合电性能为:d33=381 pC/N,Kp=0.58,Qm=1025,εr=1323,tgδ=0.015。该配方在抑制氧化铅挥发的同时,可达到采用多银材料为电极的温度要求。