新型压电陶瓷材料的制备与电性能研究

来源 :华北电力大学(北京) 华北电力大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zuguangle
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压电陶瓷作为机械能与电能互相转换的功能材料,其应用已经深入到社会各领域的应用。而随着对此类材料的研究不断深入,越来越多的思路、理论等公之于世。本文借鉴前人的思路设计实验,希求解决部分研究中遇到的问题。  本文首先借鉴三相临界点概念、居里温度与成分线性关系等为实验设计思路,通过固相反应法合成了0.6Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-(0.4-x)PbTiO3-xPbZrO3(x=0、0.01、0.02、0.035、0.05、0.065、0.08、0.095、0.105、0.115)三元系压电陶瓷,通过改变x值以期获得三相临界点附近成分,从而获得优异性能。实验证明在x=0.08、0.095时获得较好的性能,在x=0.08时,其d33=683pC/N,kp=0.57,tgd=0.034,e=14935;在x=0.095时,d33=690pC/N,kp=0.55,tgd=0.026,e=12942。  此外,本文以(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)基压电陶瓷的多形体相变(PPT)效应与“软化”效应为设计思路,通过在KNN陶瓷中添加1.5mol%至4mol%Li与20mol%Ta使KNN基陶瓷PPT效应温度降至室温,而后在其中掺入1mol%Ca,产生“软化”效应。实验结果表明已达到实验预期,但“软化”效应未能有效提高试样d33,具体原因需进一步研究。当Li添加量为3.5mol%时获得最佳性能,d33=235pC/N,Qm=78,Kp=0.52,tgd=0.018,e=1578。  而后,本文用传统固相烧结法合成了(Ba0.98Ca0.02)(Sn0.04Ti0.96)O3(BCST),并以CuO-B2O3为烧结助剂,比较了添加不同量助烧剂与不同烧结温度下试样的性能。实验结果表明,在不添加助烧剂的情况下,纯BCST在1500℃下烧结依然不能获得致密的结构。在助烧剂添加量为0.5wt%时,烧结温度为1200℃时获得最佳性能,其d33达到346pC/N,kp为0.39,Qm为178,tgd为0.009。但其烧结温度区间较窄。实验表明助烧剂最佳添加量为1wt%至1.5wt%,烧结温度为1150℃至1200℃。
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