论文部分内容阅读
随着便携式电子产品朝小、轻、薄的方向发展,多层片式结构在压电变压器、扬声器和滤波器等方面得到广泛应用,其关键技术是陶瓷材料和内电极间的匹配。鉴于内电极用贱金属银高电导率、低熔点(960℃)的特点,与之共烧的陶瓷材料在具有高压电常数d33、高机电耦合系数Kp、低介电损耗tanδ和低机械品质因数Qm等电学性能的同时,还必须具有较低烧结温度。本文以综合性能优良的Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr,Ti)O3压电陶瓷为研究对象,开展了陶瓷低温烧结特性的研究。首先,对Zr/Ti比和PNN/PZT比进行调整,以优化Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr,Ti)O3陶瓷配方。实验结果表明,当Zr含量为0.41,PNN含量为0.35时,0.35Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.65Pb(Zr0.41Ti0.59)O3(PNN-PZT)陶瓷在1230℃烧结的综合性能最佳:d33=629pC/N,Kp=0.75,Qm=66,ε33T/ε0=3860,tanδ=0.0134。在上述基础上,为实现陶瓷的低温烧结,分别选取0.5PbO-0.5B2O3玻璃和0.1wt.%CuO-xwt.%LiBiO2作助烧剂,研究了不同含量助烧剂对PNN-PZT陶瓷的烧结特性、相结构、微观形貌及电性能的影响。研究表明,当0.5PbO-0.5B2O3玻璃添加量为0.5wt.%时,陶瓷在1060℃致密烧结,综合性能最佳:d33=479pC/N,Kp=0.55,Qm=79,ε33T/ε0=2904,tanδ=0.0166;当添加0.1wt.%CuO-1wt.%LiBiO2助烧时,烧结温度可降至1000℃,且综合性能较0.5wt.%0.5PbO-0.5B2O3玻璃助烧时更优:d33=538pC/N,Kp=0.62,Qm=61,ε33T/ε0=3381,tanδ=0.0161。最后,选择PNN-PZT+0.1wt.%CuO-1wt.%LiBiO2作为研究对象,采用过量PbO掺杂的方法,以消除PbO挥发不可完全抑制对陶瓷电性能的影响。研究发现,PbO过量4wt.%时,陶瓷烧结温度从1000℃降至980℃,且压电性能提高:d33=567pC/N,Kp=0.61,Qm=62,ε33T/ε0=3442,tanδ=0.0154。本文得到的低温烧结压电陶瓷综合电性能良好,适用于多层压电扬声器。