【摘 要】
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PZN-PZT三元系因其具有比PZT二元系更高的居里温度（TC）和压电性能（d33）,从而广泛应用于电子信息和测试计量等领域,如各类驱动器、传感器、换能器以及能量收集器等。本文采用传统固相反应法制备了 MnO2掺杂的0.3Pb（Z n1/3Nb2/3）O3-0.7Pb（Zr0.52Ti0.48）O3+x wt.%MnO2,缩写为 0.3PZN-0.7PZT-xMn 和CeO2掺杂的 0.3Pb（Z
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PZN-PZT三元系因其具有比PZT二元系更高的居里温度（TC）和压电性能（d33）,从而广泛应用于电子信息和测试计量等领域,如各类驱动器、传感器、换能器以及能量收集器等。本文采用传统固相反应法制备了 MnO2掺杂的0.3Pb（Z n1/3Nb2/3）O3-0.7Pb（Zr0.52Ti0.48）O3+x wt.%MnO2,缩写为 0.3PZN-0.7PZT-xMn 和CeO2掺杂的 0.3Pb（Zn1/3Nb2/3）O3-0.7Pb（Zr0.52Ti0.48）O3+x wt.%CeO2,缩写为 0.3P ZN-0.7PZT-xCe两类压电陶瓷,并围绕掺杂剂浓度以及烧结温度对陶瓷的相组成、微观结构以及电学性能的影响进行了深入研究,主要研究内容如下:1.研究了 MnO2掺杂量（x=0～1 wt.%）对PZN-PZT压电陶瓷相结构和电学性能的影响。PZN-PZT陶瓷在掺杂MnO2后都仍为单一的钙钛矿结构,MnO2的添加能够促进陶瓷烧结使得晶粒发育良好,气孔减少、致密性增加;MnO2融入PZN-PZT的钙钛矿晶格后会变价为Mn3+,从而取代其B位的（Zr/Ti）4+,使得晶格发生畸变,具有“硬掺杂”效果。当MnO2的掺杂量为0.5 wt.%时,陶瓷的机械品质因素最高（Qm=369）,而介电损耗值最小（tan δ=0.6%）。2.研究了 CeO2掺杂量（x=0～0.5 wt.%）对PZN-PZT压电陶瓷相结构和电学性能的影响。PZN-PZT陶瓷在掺杂CeO2后仍为单一的钙钛矿结构,说明掺杂剂扩散进入了钙钛矿晶格中与其形成了良好的固溶体。2θ=44.5°附近的衍射峰分裂为三个特征峰:（2 0 0）T、（2 0 0）R、（0 0 2）T,表明该体系由三方相和四方相共存。当x=0.2时,两相比例接近1:1。少量的CeO2掺杂（x≤0.2）起到了明显的“软掺杂”效果;而过量的CeO2掺杂（x＞0.2）则呈现出一定的“硬掺杂”效果（Ce3+受主取代B位（Zr/Ti）4+离子）,其原因来自于铈离子在固溶体中受浓度影响而具有的变价特性。铁电滞回曲线（P-E）研究进一步证明:少量CeO2（x≤0.2）掺杂使陶瓷“软化”（矫顽场Ec减小）,铁电畴更容易翻转（剩余极化强度Pr提高）。当x=0.2时,1210℃烧结的PZN-PZT陶瓷性能最优:d33=480 pC/N、kp=68%、TC=297℃,tan δ=1.6%,Ec=1.02 kV/mm,Pr=38.3 μC/cm2。3.研究了烧结温度（1190℃～1260℃）对0.3PZN-0.7PZT-0.2Ce压电陶瓷相结构和电学性能的影响。烧结温度低于1230℃,陶瓷为单一的三方相;烧结温度高于1250℃,则完全转变为四方相。烧结温度升高,使TC逐渐升高而tan δ降低。提高烧结温度还有助于提升陶瓷的d33和kp,但过高的烧结温度（1260℃）也会使得陶瓷的电学性能恶化。1250℃烧结得到的样品电学性能最佳:TC=293℃,d33=515 pC/N,kp=67%,εr=2493,TKε（120 ℃）=6.22×10-3/℃,tan δ=2.4%。
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