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PLZT和PBZT弛豫铁电陶瓷偏压压电效应的研究

作　者: 伍建新
导　师: 庄志强
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料学
关键词: 锆钛酸铅钡 锆钛酸铅镧 弛豫铁电陶瓷 直流偏压 压电效应
分类号: TQ174
类　型: 博士论文
年　份: 1999年
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内容摘要


本文研究了La、Bi、Nb及Sr掺杂的PBZT系和Nb及Ba掺杂的PLZT系弛豫铁电陶瓷的介温特性(K33-T)、横向场诱应变特性（x2-E）、介电滞后特性（P-E），并研究了它们在不同直流偏压及温度下的介电常数K33、平面机电耦合系数kp、弹性柔顺系数S11E和等效压电常数d31。实验表明，改性PBZT和PLZT系弛豫铁电陶瓷的等效压电常数可由外加直流偏压控制，其温度系数远小于0.9PMN-0.1PT陶瓷。PBZT和PLZT系材料中Ba或Nb掺杂量的增大，都会降低材料的平均居里温度、容温系数及偏压下d31值的温度系数、同一电场下的横向场诱应变及极化强度。对所有组成，在10-50℃的温度范围内，温度越高，同一偏压下的介电常数和压电常数越大。在同一测试温度下，所有组成的介电常数首先随偏压的增大而增大，然后随偏压的进一步增大而下降；机电耦合系数kb首先随偏压增大而增大，然后趋于一饱和值；等效压电常数|d31|首先随偏压的增大而增大，达最大值后又随偏压的进一步增大而下降。所有组成在10Kv／cm的偏压下，介电常数K33和等效压电常数|d31|都是首先随温度升高而增大，达一最大值后又随温度升高而下降，但|d31|在更低的温度下达最大值；机电耦合系数kp首先随温度变化不大，然后随温度升高而下降；弹性柔顺系数S11E首先随温度变化不大，然后随温度升高而略微下降。对3mol％Ba掺杂的PLZT10／65／35弛豫铁电陶瓷的动态及偏压介电和压电特性的研究表明：电场小于8Kv／cm时，动态介电常数比偏压介电常数大很多，电场大于8Kv／cm后，动态介电常数和偏压介电常数的差值随电场增大而减小；电场在3-15Kv／cm之间时，动态压电常数比偏压压电常数大很多，电场小于3Kv／cm或大于15Kv／cm时，动态压电常数和偏压压电常数相差不大。对Nb掺杂的PLZT10／65／35弛豫铁电陶瓷在偏压下介电和压电参敬的回复特性的研究表明，Nb掺杂量越大，回复特性越好，|d31|的剩余值越小。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
物理量、符号及计量单位  7-14
第一章 绪论  14-40
  1.1 前言  14-15
  1.2 弛豫铁电体相关理论的研究  15-28
    1.2.1 弥散相变机理  15-21
    1.2.2 电致伸缩效应  21-22
    1.2.3 偏压介电效应  22-25
    1.2.4 偏压压电效应  25
    1.2.5 介电和压电非线性响应  25-28
  1.3 场致应变的研究  28-29
  1.4 弛豫铁电材料电致伸缩性能的研究  29-32
    1.4.1 PMN-PT系  29-30
    1.4.2 PBZT系  30
    1.4.3 PLZT系  30-31
    1.4.4 PZN系  31
    1.4.5 PMN和PZN系陶瓷的合成  31-32
  1.5 弛豫铁电材料偏压压电特性的研究  32-36
  1.6 偏压压电器件的应用  36-37
  1.7 选题目的、依据及意义  37-40
第二章 实验过程与测试和计算方法  40-44
  2.1 实验过程  40
  2.2 测试和计算方法  40-44
第三章 PLZT弛豫铁电陶瓷偏压压电效应的研究  44-62
  3.1 铌掺杂PLZT系列  44-57
    3.1.1 介电特性  44
    3.1.2 电滞回线  44-45
    3.1.3 横向场诱应变  45-46
    3.1.4 不同温度下各机电参数的偏压特性  46-53
    3.1.5 10Kv／cm的偏压下各机电参数的温度特性  53-57
  3.2 钡掺杂PLZT  57-61
    3.2.1 介电特性  57-58
    3.2.2 电滞回线  58-59
    3.2.3 横向场诱应变  59
    3.2.4 不同温度下各机电参数的偏压特性  59-60
    3.2.5 10Kv／cm的偏压下各机电参数的温度特性  60-61
  3.3 小结  61-62
第四章 PBZT弛豫铁电陶瓷偏压压电效应的研究  62-92
  4.1 PBBZT系列  62-65
    4.1.1 介温特性  62
    4.1.2 电滞回线  62-63
    4.1.3 横向场诱应变  63
    4.1.4 不同温度下各机电参数的偏压特性  63-64
    4.1.5 10Kv／cm的偏压下介电和压电参数的温度特性  64-65
  4.2 PBSBZT系列  65-73
    4.2.1 介温特性  65-66
    4.2.2 电滞回线  66
    4.2.3 横向场诱应变  66-69
    4.2.4 不同温度下各机电参数的偏压特性  69-71
    4.2.5 10Kv／cm的偏压下介电和压电参数的温度特性  71-73
  4.3 PBSLZT系列  73-78
    4.3.1 介温特性  73-74
    4.3.2 电滞回线  74
    4.3.3 横向场诱应变  74
    4.3.4 不同温度下各机电参数的偏压特性  74-77
    4.3.5 10Kv／cm的偏压下介电和压电参数的温度特性  77-78
  4.4 PBLZT系列(Zr／Ti=54／46)  78-85
    4.4.1 介温特性  79-80
    4.4.2 电滞回线  80
    4.4.3 横向场诱应变  80-81
    4.4.4 不同温度下各机电参数的偏压特性  81-83
    4.4.5 10Kv／cm的偏压下介电和压电参数的温度特性  83-85
  4.5 PBLZT系列(Zr／Ti=70／30)  85-90
    4.5.1 介电特性  85-86
    4.5.2 电滞回线  86-87
    4.5.3 横向场诱应变  87-88
    4.5.4 不同温度下各机电参数的偏压特性  88-89
    4.5.5 10Kv／cm的偏压下介电和压电参数的温度特性  89-90
  4.6 小结  90-92
第五章 弛豫铁电陶瓷微观机制的探讨  92-100
  5.1 PLZT陶瓷的偏压及动态介电和压电特性  92-96
    5.1.1 实验结果  92-94
    5.1.2 结果讨论  94-96
  5.2 PLZT陶瓷偏压下介电和压电参数的回复特性  96-99
    5.2.1 实验结果  96
    5.2.2 结果讨论  96-99
  5.3 小结  99-100
结论  100-102
参考文献  102-113
致谢  113-114
作者攻读博士学位期间发表的论文  114

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业
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