铌镁(锌)酸铅-钛酸铅弛豫铁电单晶研究进展

在最近十几年中,新型弛豫型铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅和铌锌酸铅-钛酸铅受到了广泛的关注。这是由于这种新型的弛豫型铁电单晶和传统的压电材料相比较,在准同型相界附近表现出良好的压电、介电与电致伸缩性能。文章介绍了铌镁(锌)酸铅-钛酸铅系列单晶的基本性质,国内外在该晶体制备及晶体性能相关领域的研究进展。     

共沉淀法合成铌镁酸铅—钛酸铅介是陶瓷粉末

通过共沉淀法合成铌镁酸铅－钛酸铅介电陶瓷粉末，经８００℃焙烧后，Ｘ射线衍射研究表明几乎为单一钙钛矿相；经１０００℃烧结的陶瓷片其密度达到理论值的９６．７７％，２０℃介电常数可达２０９４０。     

铌镁酸铅基弛豫铁电陶瓷中的焦绿石

分析了铌镁酸铅中焦绿石的形成机理及铌镁酸铅显微结构,并研究了焦绿石对铌镁酸铅性能的影响,同时提出了提高铌镁酸铅基弛豫铁电陶瓷性能的措施。     

共沉淀法合成铌镁酸铅──钛酸铅介电陶瓷粉末

通过共沉淀法合成铌镁酸铅－钛酸铅介电陶瓷粉末，经８００℃焙烧后，Ｘ射线衍射研究表明几乎为单一钙钛矿相；经１０００℃烧结的陶瓷片其密度达到理论值的９６．７７％，２０℃介电常数可达２０９４０。     

铌锌酸铅基铁电陶瓷的介电弛豫与相结构

通过对Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３在系列铁电陶瓷在－１００￣２００℃范围内介电温度响应的详细测试，发现其中存在自发和场致弛豫型铁电体的转化。结合这一系列材料的Ｘ射线衍相结构的分析，给出其组成，结构与性能的三元相图，并探讨了铁电陶瓷中宏畴－微畴转变与三方－四方相转变的关系。     

铌镁酸铅类钙钛矿结构铁电多晶体的制备技术

铌镁酸铅(PMN)类化合物是一类弱铁电特性的ABO_3型复合钙钛矿结构铁电弛豫体。利用在A/B位固溶外来离子(例如,Sr、Ba和Ti等)的原理,改变该类化合物基固溶体的电负性差值φ和加权结构容差因子t值,达到合成全钙钛矿结构相的目的。根据电负性差值理论和钙钛矿结构容差因子理论,本文提出了铌镁酸铅类化合物钙钛矿结构相稳定性优值参数M的新概念。基于M值定义和PZN基固熔体的实验数据,推算出钙钛矿结构相稳定性临介优值Mc=1.67,并用以设计和优选PMN和PZN基多晶体最佳配方,优化材料性能。同时研究了钙钛矿结构相合成程度与MnO_2添加量和Mg偏离化学计量比程度的关系。研制出性能稳定、特性优良的新材料。     

铌镁酸铅-钛酸铅单晶/压电双层结构材料中SH波的传播特性

将压电晶体板上、下表面的力学边界条件设为机械自由,其电学边界条件中分别考虑电学开路、电学短路和与空气介质相连的组合,基于铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)压电单晶的本构方程得到了频散方程,推导了反平面水平剪切(SH)波传播的一般解,分析了边界条件和压电双层晶体结构的层厚比对频散曲线的影响.结果表明,SH波的某些传播性能可以通过边界条件的处理和结构的设计来实现.     

铌铁酸铅-钛酸铅铁电陶瓷的结构相变

 通过钨锰铁矿预合成法制备了铌铁酸铅-钛酸铅(1-x)Pb(Fe_1/2Nb_1/2)O₃-xPbTiO₃ (PFN-PT)铁电陶瓷。X-ray衍射（XRD）测量和密度测试表明,1150 ℃烧结2.5 h制备的PFN-PT陶瓷呈现纯钙钛矿结构和较高的致密度。随着PbTiO₃（PT）质量含量的增加,PFN-PT的晶体结构从三方相向四方相转变,伴随着晶胞体积的减小和钙钛矿结构四方性因子（c/a）的增大。PFN-PT陶瓷呈现明显的介电频率色散现象,随着PT含量的增加,介电常数最大值温度T_m/T_C升高,介电响应从弥散、宽化的介电峰变得相对尖锐,介电损耗减小,频率色散现象减弱。MnO₂掺杂有效地改善了PFN-PT陶瓷的介电性能。w=0.25% MnO₂掺杂的0.66PFN-0.34PT陶瓷100 kHz的最大介电常数ε_m为13254,室温介电损耗tanδ为0.003 63,饱和极化强度P_s为6.18μC/cm2,矫顽场E_c为1.1 kV/mm,压电应变常量d₃₃为98pC/N。     

湿化学法合成铌镁酸铅陶瓷微观结构

用湿化学法合成铌镁酸铅陶瓷，用Ｘ射线（ＸＲＤ），扫描电镜（ＳＥＭ）和透射电镜（ＴＥＭ）技术，研究陶瓷的微观结构，结果表明：湿化学法可合成纯钙钛矿相的铌镁酸铅陶瓷；陶瓷在８５０～９２０℃烧结，晶粒大小为１５０～２００ｎｍ，细小焦绿石相出现并分布在晶界上；过量ＰｂＯ相的形成有利于陶瓷的烧结。     

N(Mg):N(Nb)为1:1时0.93PMN-0.07PT陶瓷的弛豫性能

在制备 ０．９３ＰＭＮ－０．０７ＰＴ（ＰＭＮＴ）陶瓷时,让 ＭｇＯ过剩使Ｎ（Ｍｇ）：Ｎ（Ｎｂ）（原子比）为１：１,它与ＰＭＮ的极性微区［Ｐｂ２ＭｇＮｂ］中Ｍｇ和Ｎｂ的原于比相同．测试结果表明：与以往的ＰＭＮ－ＰＴ材料（ＰＴ的原子百分数小于 ３５％）的情况不同,在ＸＲＤ图中可观测到的铁电四方相;代表极性的 Ｎｂ－Ｏ－Ｎｂ的键振动,在Ｒａｍａｎ谱中强至可以与低温时ＰＭＮ中存在长程相关的Ｎｂ－Ｏ－Ｎｂ键的振动相比较,这说明ＰＭＮＴ中的长程相关性增大．由于高铅缺位的钉扎、自由场的存在等的影响,在介电常数峰温的低温侧存在另一准弛豫铁电－准铁电性转变（ｑＲＦＥ－ｑｎＦＥ： ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）．     

内耗技术的研究进展与应用

简要介绍了内耗的定义、度量和测量方法,并对内耗的常用测量仪器、国内主要的研究基地进行了说明,重点阐述了内耗的分类及应用。     

Au-Cu-Al合金相变的内耗

利用内耗方法分别对淬火态和时效态Au7Cu5Al4合金的相变过程进行了研究,分析了2种状态马氏体相变的差异.结果表明：淬火态与时效态Au7Cu5Al4合金的马氏体相变开始温度分别为-2.7和13.8 °C;根据驰豫内耗峰信息得出其晶界驰豫激活能分别为131.5和93.0 kJ/mol,反映了时效前后Au7Cu5Al4合金有序度的差异,即淬火态Au7Cu5Al4合金母相在室温下主要为B2结构,而时效态合金为L21有序结构.     

金属玻璃中与氢有关的内耗

使用Bordoni型的仪器在声频范围内研究了铁镍基金属玻璃的低温含氢内耗,并研究了退火处理对内耗的影响。结果表明低温含氢内耗是Snoek 型弛豫,并观察到了反常模量亏损和反常弛豫强度现象,提出τ缺陷增强 Snoek 弛豫模型解释了反常弛豫强度现象。     

土层摩阻力对圆形隧道的结构内力分析研究

将圆形隧道衬砌结构视为土体中的自由变形的弹性均质圆环,在考虑影响摩阻力主要因素的条件下,采用结构力学中的弹性中心法,推导在摩阻力作用下圆形隧道任意截面中的内力解析解.通过算例验算的结果表明,摩阻力对衬砌内力总体有减小的趋势,且顶部和侧壁减小的程度较大.因而在圆形隧道的设计中,计算衬砌内力时应考虑地层对衬砌的摩阻力影响,以便更加全面地配置衬砌材料.     

烘烤硬化钢的音频内耗研究

用音频内耗仪,在加与不加磁场(磁场强度为300Oe)的不同条件下,测量了H180钢热轧及烘烤不同时间试样的290~630K内耗.在Q-1-T谱中出现了两个较明显的内耗峰,一个在362K附近,另一个在474K附近(测量频率2300~2150Hz);随着时效时间的增加,第一个峰不断减小,第二个峰不断增大.分析得出,第一个峰为Snoek峰,第二个峰为B峰.对比加与未加磁场测量的内耗看出,加磁场后的“背景”内耗反而比未加磁场时的“背景”内耗要高,而且音频测量引起的这种加磁场“背景”内耗比未加磁场时增强,却随温度升高下降.     

变形及时效后工业纯铁和含稀土铁的内耗

研究了变形及在 150—600℃温度区时效的工业纯铁及加稀土工业纯铁的室温至 400℃的内耗。发现稀土对试验铁的 Snoek 峰和 Snoek-Ke-Koster(简称SKK)峰,有强烈的影响,使变形及在 450℃以下温度时效铁的背景内耗增高,并在 Snoek 峰和 SKK 峰之间出现一附加的内耗峰。结果表明:时效过程中试验铁的内耗变化,主要取决于C-N 化合物析出或溶解引起的位错段长度L_0的改变;稀土对内耗的影响则归因于它能够加速铁中C-N化合物脱溶及使C-N化合物稳定化。     

在LiNaO3基底上制备PZT铁电薄膜及其电性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制作Pb(Zr0.5,Ti0.5)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度对薄膜结构和性能影响.通过X-ray分析表明,在600℃退火时,PZT薄膜已形成钙钛矿相,且在(100)择优取向的LaNiO3底电极上制备得到了(100)择优取向的PZT薄膜.实验测得以LaNiO3为衬底上的PZT薄膜的剩余极化强度为Pr=26.83μC/cm2,矫顽场Ec=30.43 kV/cm,介电常数为ε=5509,介电损耗为0.203.