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PMS-PZT压电陶瓷的制备及性能研究

作　者: 祝兰
导　师: 刘彭义
学　校: 暨南大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 压电陶瓷锑锰锆钛酸铅介电损耗机械品质因数低温烧结
分类号: TM282
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,电子设备不断趋向小型化、微型化,对电子元器件提出了高效能、小型化、集成化的要求。电源是这些电子设备中的一个重要部件,目前所用变压器多为体积较大的电磁式变压器。因此,发展新一代电源变压器成为当前国际上的一个研究热点和发展趋势,多层压电变压器应运而生。而研制多层片式压电陶瓷变压器的主要技术难点是获得低温烧结的高性能压电陶瓷。为了获得低温烧结的优质压电陶瓷材料,本文研究了烧结温度对PMS-PZT压电陶瓷的相结构和机电性能的影响；采用CuO-Bi2O3-Li2CO3助烧剂实现PMS-PZT低温烧结；利用NiO和CoNb2O6对PMS-PZT陶瓷的烧结温度、显微结构、机电性能进行改性。采用固相合成法制备了三元系压电陶瓷Pb0.98Sr0.02(Mn1／3Sb2／3)x(Zr0.5Ti0.5)1-xO3(0<x<0.1)(PMS-PZT),研究了烧结温度对其相结构、微观结构、介电性能及压电性能的影响。实验结果表明：在1100-1300℃的烧结温度范围内,均可以得到纯的钙钛矿结构的PMS-PZT陶瓷。随着烧结温度的升高,物相组成由四方相向三方相转变,机械品质因数Qm持续减小,相对介电常数εr、机电耦合系数Kp、压电常数d33先增加后减小,介电损耗tanδ先减小后增加。烧结温度为1200℃时得到最佳的综合性能：Qm=1500、εr=1866、Kp=0.56、d33=326 pC／N、tanδ=0.4%。研究了添加CuO-Bi2O3-Li2CO3助烧剂,不同Li2CO3掺杂对PMS-PZT陶瓷物相组成及电性能的影响。研究表明：Li2CO3掺杂量的改变对物相组成、压电性能、介电性能都有显著影响。适量Li2CO3的加入,在烧结前期,形成过渡液相,促进烧结。当加入0.2wt.%Li2CO3时,PMS-PZT的烧结温度从1200℃降低到980℃,但各项性能均有所下降：Qm,=932、εr=1586、Kp=0.52、d33=301 pC／N、tanδ=6.9%。研究了CoNb2O6和NiO掺杂对CuO-Bi2O3-Li2CO3改性PMS-PZT陶瓷的微观结构和机电性能的影响。实验结果表明：在掺杂范围内,均可以得到纯的钙钛矿结构的PMS-PZT陶瓷。随着掺杂量的增加,物相组成由四方相向三方相转变；机械品质因数Qm、相对介电常数εr、机电耦合系数Kp、压电常数d33先增加后减小,介电损耗tanδ先减小后增加。掺杂量为0.1wt.%烧结温度为980℃时得到最佳的综合性能：QM=1345、εr=1853、Kp=0.62、d33=375 pC／N、tanδ=0.21%。

PMS-PZT压电陶瓷的制备及性能研究

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