掺杂的PNL-PFS-PZT铁电陶瓷性能研究

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研究与试制 掺杂的 ! $ $ "# ! % & ! ’ ( 铁电陶瓷性能研究 李长鹏 ) 王矜奉 ) 军 ) 陈洪存 山东大学 物理系 ) 山东 济南 * + , . / 摘要 0 通过对几种不同的样品压电特性 1 机械品质因数和介电温谱等特性的对比和分析 ) 研究 了 ! . 4 5 2* # 3 /76$ /76$ 6 4 5 . 4 6 + 4 6 ! 2* % 8 ! 2 ( 3 76$ ! 2 ’ 9 7元系陶瓷在不同配比和掺杂下的机电性能 )发现该系列样品具有 "2 & 2 ;. + 较 高的压电常数 * 可达 6 5 :. 4 < "/和介电驰豫温谱 =文中还对该系列陶瓷的烧成工艺进行了一定的实验和 对比 ) 以寻找其最佳的烧成工艺 = 关键词 0 四元系陶瓷 > 烧成工艺 > 铁电陶瓷 中图分类号 0( @ + ?+ 文献标识码 0A 文章编号 0. . $ + + @* + /B $ . $ + C I曾 发 表 一 篇 关 于 ! J * )& /三 元 % 8 9 9 D 8 E 8 F G 9 3 F H ’ ( % 8 2 系陶瓷机电性质的文章= 文中提到该系列陶瓷通过合适的配比 可 得 到 比 较 好 的 压 电 性 能 和 物 理 性 能 =笔 者 拟 在 此 基 础 上 )结 合! /7 $ $ 2* # 3 "2 ! 2 ’ 9 7 ! 2 ( 3 7 . 4 5 6 4 5 6 6 6三 元 系 陶 瓷 )选 取 适 当 的 掺 杂 和 取 代 元 素 )对 ! /7 $ /7 $ 2* # 3 "2 ! 2* % 8 & 2 . 4 5 6 4 5 6 . 4 6 + 4 6 6 希望通过合适的 $ ! 2 ’ 9 7 ! 2 ( 3 7 6 元系陶瓷进行初步的探究) 配比1掺杂和取代而得到比较好的机电性质= 银和极化)进行参数的测量= + 实验结果 笔者选取了四组样品) 具体配方及其相应的参数值详见表 详见 . =通 过 # < P 参 数 自 动 测 量 仪 )测 量 了 样 品 的 介 电 温 谱 * 和图 + 图 . / =根 据 对 四 组 样 品 介 电 温 谱 的 比 较 分 析 )发 现 该 系 列陶瓷的介电温谱不符合居里$ 外斯定理 ) 其峰值比较平缓) 处 样品 5 的弥散指数超过 . 并且峰值比较低= 通 于弥散状态) Q R ) 过对图 . 四条谱线的对比可发现)样品 . 的居里温度比样品 5 的高 )并 且 其 居 里 峰 值 也 要 相 对 高 一 些 )样 品 + 和样品 6 的温 尖 锐 =以 样 品 + 为 例 )图 + 显示出样品的升降温 谱也比样品 5 温谱吻合比较好)峰值温度基本一致= 样品 . 的电学性能对比见表 + 所示可发现) S5 =从表 + . 样品制备 笔者采用传统工艺进行样品的制备) 实验原料采用金属氧 按摩尔比配置= 而后在玛瑙罐中球磨 6 化物和碳酸化合物) BK ) 以 期 使 原 料 粒 径 小 于 +L M= 预 烧 采 用 压 大 片 后 ) 缓 慢 升 温 至 @ + , N )在 空 气 中 保 温 . + -M3 =样 品 采 用 密 封 烧 结 )最 后 经 被 O 表 . 不同配方样品电学性能的对比 序号 样品 样品 样品 样品 . + 6 5 T 6 6 ;. + . < U"; . 6 5 . , . 5 ^ + , 9 V 6 6 V 6^ .6 6 .6 . .6 + . W M B . . + . . + , @ - X 6 6 ;+ + ;. . M U< . . Q . . 5 Q , . 5 Q + . , Q , Y Z Q 5 ^ Q + R Q 6 . Q 6 6 Y G Q , 5 Q 5 Q 6 ^ Q 6 ^ [ Q 6 ^ Q 6 , Q 6 6 Q 6 ^ Y 6 6 Q B ^ Q 5 , Q 5 R Q , . \ . ] + + 5 + + + 6 注 0 样品 样品 样品 样品 样品 . 0! / 2 _ ‘ & 9 # 3 "2 Q R 5 Q 6 Q 6 a* . 4 5 6 4 5 Q B + 0! / 2 _ ‘ & 9 # 3 "2 Q R 5 Q 6 Q 6 a* . 4 5 6 4 5 Q 5 6 0! / 2 _ ‘ & 9 # 3 "2 Q R 5 Q 6 Q 6 a* . 4 5 6 4 5 Q B 5 0! / 2 _ ‘ & 9 # 3 "2 Q R 5 Q 6 Q 6 a* . 4 5 6 4 5 Q B . S5的掺杂量均为质量分数 = * / b76 JQ + c< JQ @ c# > % 8 & 2 ( 3 ’ 9 9 76 3 < 76 . 4 6 + 4 6 Q B Q 5 + Q 5 B + + * / b76 JQ + c< JQ . c a J?O b > % 8 & 2 ( 3 ’ 9 9 76 # 3 < 76 7+ . 4 6 + 4 6 Q B Q 6 + Q , @ + + * / b76 JQ + c< JQ . c a J?O b > % 8 & 2 ( 3 ’ 9 9 76 # 3 < 76 7+ . 4 6 + 4 6 Q 5 Q 6 + Q , @ + + * / b76 JQ + c< JQ . c a J?O b = % 8 & 2 ( 3 ’ 9 9 76 # 3 < 76 7+ . 4 6 + 4 6 Q B Q 6 B Q , + + + 在 .+ B N下保温 5 ,M3 O烧 结 的 陶 瓷 样 品 致 密 度 最 高 )观 察 其 断 面 也 发 现 )该 样 品 断 面 颗 粒 均 匀 1致 密 )且 有 金 属 光 泽 )这 表明该条件下烧结的陶瓷成瓷性较好= 该样品的介电性能比较 好) 但其压电性能却与之相反) 是四组样品中最差的= 另外) 极 化实验时还发现) 对 于 .+ @ N 和 .6 N下烧结的样品极化时 容易被击穿) 而 .+ 对于 B N下烧结的样品却一般不易被击穿= 样 品 的 烧 结 时 间 )笔 者 进 行 了 6 , )5 , ), ,M3 O三 组 不 同 的 烧 结 实验)发现烧结 5 ,M3 O的 样 品 致 密 度 最 高 = 图 . 样品 . S5的介电温谱 收稿日期 0+ $ ^ $ 6 修回日期 0+ $ R $ + + 作者简介 0 李长鹏 * . R ^ ^ ;/ ) 男 ) 山东齐河县人 ) 山东大学物理系 R @级硕士研究生 ) 主要研究压电和功能材料 = 万方数据 . - Q . R j Q B d e d f g h i j k ff i lm i j d j g no lp g d h k p e n q r s r

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