【摘 要】
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本文采用传统的固相烧结方法制备了Pb(Sn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3- PbZrO3-PbTiO3（PSN-PZN-PZT）四元系压电陶瓷,并通过添加MnO2、Sb2O3、Cr2O3和SrCO3、BaCO3以提高材料的
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本文采用传统的固相烧结方法制备了Pb(Sn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3- PbZrO3-PbTiO3（PSN-PZN-PZT）四元系压电陶瓷,并通过添加MnO2、Sb2O3、Cr2O3和SrCO3、BaCO3以提高材料的性能。通过X射线衍射（XRD）对合成后材料的晶相进行了分析,用扫描电子显微镜（SEM）观察了样品表面的显微结构,并且讨论了组成和烧结温度对材料介电、压电性能以及温度稳定性的影响。通过研究Zr/Ti比对Cr掺杂PSN-PZN-PZT系统性能的影响发现:三方相和四方相共存的准同型相界位于一个很宽的组成范围内;在960℃的煅烧温度、1260℃的烧结温度且保温2h的条件下,当Zr/Ti=44/44时,得到综合性能优良的压电材料:相对介电常数ε33T/ε0=1665,介电损耗tanδ=0.4%,压电常数d33=314pC/N,机电耦合系数Kp =57.8%,机械品质因数Qm=2614,居里温度Tc=279℃;随着Zr/Ti比的增大,谐振频率的温度系数由正变为负,在Zr/Ti=44/44时获得最小值(TKfr=1.1×10-4/℃),反映了四方相向三方相的转变。此外,研究了Sr含量和Zr/Ti比对Sr、Ba掺杂PSN-PZN-PZT四元系统介电、压电性能的影响。Sr部分置换Pb使得组成从三方相通过准同型相界向四方相移动,极大地降低了居里温度且增大了介电半高宽值。在960℃的煅烧温度、1260℃的烧结温度且保温2h的条件下,当Sr=0.02,Zr/Ti=44/44时,系统的综合性能最佳:ε33T/ε0=1381,tanδ=0.4% , d33=295pC/N,Kp=61.5%,Qm=1447, Tc=254℃;Sr的引入提高了系统的温度稳定性,-2580℃的谐振频率平均温度系数TKfr=3.0×10-5/℃。
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