非均相沉淀法制备PLZT富锆陶瓷及其电击穿性能研究*

PZT95/5型铁电陶瓷的抗电击穿强度对材料的实际应用至关重要,实际应用中PZT95/5型铁电陶瓷较低的抗电击穿强度限制了它的应用;选择了PZT95/5型铁电陶瓷材料为研究对象,以提高材料的抗电击穿强度为目的,从材料的制备工艺、材料的微观结构的优化以及电击穿性能等方面,探索提高PZT95/5型铁电陶瓷抗电击穿强度的途径;采用了传统固相法、非均相沉淀法制备出了不同微观结构和性能的PZT95/5型铁电陶瓷;研究表明,采用非均相沉淀法制备了PZT95/5型铁电陶瓷,其介电、压电、铁电性能和抗电击穿性能都优于传统固相法所制备陶瓷的性能;根据弱点导致电击穿的理论,采用韦布尔分布表征和研究了所制备的PZT95/5型铁电陶瓷的电击穿性能。     

(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷的压电与热释电性能研究

利用先驱体法(简称两步法)合成了(1-x)PST-xPZT(0.1≤x≤0.5)(简称为PSTZT)驰豫铁电陶瓷.用XRD对PSTZT弛豫铁电陶瓷的相结构进行了表征.结果表明用两步法制备的所有PSTZT样品中均无焦绿石相存在.其钙钛矿相成分随烧结温度升高而增加.PSTZT陶瓷的温度峰值介电常数可以达到约20000.PSTZT陶瓷在室温附近的热释电系数为(3-6)×10-8C/(cm2·K),讨论了PSTZT陶瓷的压电性能与掺杂PZT组分之间的关系.     

等静压力及偏置电压下锆钛锡酸铅基反铁电体的介电行为

采用固态烧结工艺制备了位于反铁电（AFE）／铁电（FE）相界附近的PbLa（Zr，Sn，Ti）O3（PLZST）反铁电陶瓷样品．通过测定样品的相对介电常数及损耗与各种参量的关系，得到了等静压力及偏置电压对反铁电体铁电／反铁电相变及反铁电／顺电（PE）相变温度影响的规律．研究发现：极化了的PLZST反铁电材料在一定等静压力的作用下，随着偏置电压的增加其峰值相对介电常数增大，相对介电常数最大值对应的温度降低，FE／AFE转变温度上升，AFE／PE转变温度下降；当等静压力为0．1MPa时，单位偏置电压引起的居里点变化率为-1℃／kV，单位偏置电压引起的FE／AFE相变温度变化率为5．2℃／kV，当等静压力为60MPa时，分别为-2．2℃／kV和3℃／kV。     

MnSb系压电陶瓷材料sol—gel法合成工艺研究

采用sol-gel工艺制备了钙钛矿结构的锆钛酸铅压电陶瓷材料(PZT)，用先驱体合成法制得了PMS、PZN，然后以制得的PZT、作为基料，与PMS、PZN一起合成PMZN压电陶瓷，探讨了PZT、制备工艺对材料结构和性能的影响．结果表明：sol-gel法合成PZT粉制备的PMZN系压电陶瓷材料具有机电耦合系数高，介质损耗小，介电常数与机械品质因数适中等特点：sol-gel工艺降低了材料的烧结温席．改善了材料的介电与压电性能．提高了谐振频率．     

掺杂Fe对SrBi2Nb2O9介电性质的影响

报道了掺杂Fe可使SrBi2Nb2O9介电和铁电性能得以改善而且可降低陶瓷的烧结温度．采用传统的烧结工艺制备了陶瓷样品，XRD和SEM分析表明SBFN仍具有层状钙钛矿结构，掺杂Fe导致SrBi2Nb2O9陶瓷样品的烧结温度降低约100℃．居里温度从406℃升高到453℃，并且介电常数在居里温度下从1150升高到1409．居里温度和居里温度下介电常数提高都表明自发极化增强，该现象归因于较小Fe^3 掺杂扩大了正离子的“rattling空间”．     

PZT/P(VDF-TrFE)O-3型复合材料的制备及介电测量

采用溶胶-凝胶法制备了锆钛酸铅(PZT)的纳米粉体,通过热压的方法制备了锆钛酸铅与偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物形成的0．3型复合材料(PZT／P(VDF-TrFE)),并对其进行了频域和时域介电测量．研究结果表明,复合材料的介电常数随PZT的体积分数的增加而增大,在PZT体积分数约为70％时出现最大值,并对该结果作了定性解释．时域测量结果表明,在PZT／P(VDF—TrFE)0．3复合材料中存在3种不同弛豫时间的极化结构．     

具有梯度壳层的球形颗粒复合体系的介电响应

研究了梯度壳层球形颗粒复合体系的有效介电响应，推导了具有任意多壳层的球形颗粒的等效介电常数的一般递推公式；用微分有效偶极近似的方法推导出任意介电梯度形式球形颗粒的等效介电常数的一般微分方程，并以壳层的介电常数为半径的幂函数形式为例，得到了梯度壳层球形颗粒的等效介电常数．从而在极稀释条件下，根据Maxwell-Garnett近似(MGA)，得到了梯度壳层球形颗粒复合体系的有效介电常数．     

SrxBa1—xTiO3陶瓷的频域介电谱

用固相反应法制备ＳｒｘＢａ１－ｘＴｉＯ３系列陶瓷．当ｘ＝０．３０时呈现显著的驰豫相变特征．在５Ｈｚ至１ＭＨｚ范围,相对介电常数的实部ε′随频率ｆ的降低而增大．１／ε′与ｌｇｆ的关系曲线呈现折曲的２段直线．高频相对介电常数的实部ε′ｈ随ｘ的增加而增大是与顺电相的增加而对应．测量点（ε′,ε″）随频率ｆ的变化分布在复平面的一条直线上．     

3a0．6Sr0．4TiO3／MgO／Mg2SiO4复相陶瓷的制备与介电可调性能

采用标准电子陶瓷工艺，制备了Ba0．6Sr0．4TiO3／MgO／Mg2SiO4复相陶瓷（MgO和Mg2SiO4按相同重量加入），研究了MgO和Mg2SiO4含量对复相陶瓷微观结构、介电性能及介电可调性的影响．结果表明，随着MgO和Mg2SiO4含量的增加，陶瓷的晶粒尺寸略有增大，低频（100kHz）介电常数、介电损耗、介电可调度和介电常数温度系数降低．随着偏置电场的增强，介电常数降低，介电损耗变化不大（均在10^-3量级）．当MaO和Mg2SiO4的百分含量均为30％时，获得了室温介电常数为101．6、介电损耗为0．0017及1．79kV／mm偏置电场下介电可调度为12．19％、介电常数温度系数为0．009℃^-1的介电性能。     

强非线性铁电陶瓷的电致伸缩效应

本文通过热力学自由能函数说明了电致伸缩效应唯象理论及其在各向异性强非线性铁电晶体中的应用。实验发现,菱方相纯PZT陶瓷组分的主要场诱应变效应是电致伸缩效应,可用x—P关系的二次方律来描述。但相界附近的四方相PZT陶瓷组分和PLZT组分,压电效应分量明显增大,其电致伸缩效应已呈现明显的四次方效应。可以预期,PZST系统的主要机电耦合效应是电致伸缩效应,其电场诱导应变是极化强度的高偶次方函数。     

Zr含量对大功率0.125PMN 0.875PZT陶瓷压电性能的影响

采用二次合成法制备不同zr含量（x=0.46～0.52）的0.125 Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.875PbZr_xTi_1-xO₃（0.125PMN-0.875PZT）三元压电陶瓷。采用x线衍射仪（XRD）、阻抗分析仪等对陶瓷进行表征和性能测试,考察了Zr含量变化对陶瓷烧结相结构、体积密度、介电和压电性能的影响。结果表明:采用二次合成法,制备了纯钙钛矿相结构的陶瓷;当x=0.48～0.50时,0.125PMN-0.875PZT陶瓷处于四方一三方准同型相界（MPB）.在x=0.49时制备的0.125PMN-0.875PZT陶瓷性能最佳,体积密度为7.84 g/cm³,介电损耗低至0.76%,相对介电常数为2 130,压电常数为:320 pC/N,机电耦合系数达0.61,机械品质因数为76。     

微波烧结法制备Fe2O3掺杂0.55PNN-0.45PZT压电陶瓷及性能

 微波烧结是一种新型、高效的陶瓷烧结工艺,具有升温速度快、节能省时、改善微观结构以及降低烧结温度等特点.本文采用微波烧结工艺制备了Fe₂O₃掺杂的0.55Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-0.45Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃(简写为0.55PNN-0.45PZT)压电陶瓷,烧结温度为1200℃、保温时间为2h.利用X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、阻抗分析仪及铁电分析仪等测试表征方法,研究了Fe₂O₃掺杂对陶瓷的结构、介电以及压电性能的影响.结果表明,所有陶瓷样品均为钙钛矿结构,随着Fe₂O₃掺杂量的增加,压电和介电性能呈先增加后减小趋势.当Fe₂O₃掺杂量为0.8%(质量分数)时,陶瓷达到最优电学性能：压电常数(d₃₃)、平面机电耦合系数(k_p)、相对介电常数(ε_r)和介电损耗(tanδ)分别为d₃₃=520pC/N,k_p=0.51,ε_r=4768,tanδ=0.026.     

PbO对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3陶瓷相成分的影响

采用固相反应法制备了一系列Pb(Zr0.52Ti0.48)O3压电陶瓷,研究了过量PbO对PZT陶瓷相成分的影响.用X射线衍射对陶瓷的相结构进行了分析,采用场发射扫描电镜对断面形貌进行表征,并用能谱仪对微观区域的陶瓷成分进行测试.实验结果表明:当PbO缺乏时,陶瓷上表面易出现由PbZrO3分解产生的ZrO2,下表面易出现PbTi3O7和焦绿石相.当PbO过量时,陶瓷微观区域的成分会发生波动,成分的一致性也将受到破坏.此外,过量PbO还将使PZT相结构发生向富钛方向的移动.采用先进的陶瓷制备工艺有助于克服成分波动和相结构变化现象.     

烧结条件和Zr掺杂对PZT和PT陶瓷性能的影响

报道了对粉末烧结法制备PZT(Pb(Zr，Ti(1-x)O3)和PT(PbTiO3)的工艺研究．分析了不同的升温速度、保温温度、保温时间对复合钙钛相PZT和PT的微观结构、稳定性、粒径、组分等所产生的影响．用X射线衍射仪对不同工艺条件制备的PZT和PT进行了结构分析,认为烧结温度对产品纯度影响明显，而保温时间对其无明显影响，通过Zr掺杂控制可得到符合要求的晶体四方度，但掺杂过量会产生有害的焦绿石相.     

BaTi1-xFexO3-δ六方钙钛矿陶瓷材料的NTC特性

采用湿化学合成方法制备BaTi1-xFexO3-δ(x=0.1,0.2.0.3)粉体,经传统烧结工艺得到致密的块体陶瓷材料.利用X线衍射分析材料的相组成,通过电阻-温度特性和交流阻抗谱分析材料的导电性质随温度变化的特性.利用热激活诱导极化子跳跃导电模型对材料的NTC特性进行分析讨论.研究结果表明:BaTi1-xFexO3-δ材料具有六方钙钛矿晶体结构,并体现出优异的电阻负温度系数(NTC)特性;当x=0.1,0.2和0.3时,BaTi1-xFexO3-δ的NTC系数分别为5497,5284和4828K.     

Effect of KNbO3 content on the crystal structure and electrical properties of (1 − x)PbZr0.54Ti0.46O3-xKNbO3 piezoelectric ceramics

(1 ? x)PbZr_0.54Ti_0.46O₃-xKNbO₃ (0 ≤ x ≤ 25mol%) (abbreviated as PZT-xKN) piezoelectric ceramics were successfully fabricated by a traditional sintering technique at 1225°C for 30 min. The influence of KNbO₃ content on the crystal structure and electrical properties of the PZT-xKN piezoelectric ceramics was studied. Samples with 0 ≤ x ≤ 0.20 show a pure perovskite structure, indicating that all KNbO₃ diffused into the crystal lattice of PZT to form a single solid solution in this compositional range. A second Pb₃Nb₄O₁₃ phase is observed in the PZT-0.25KN sample, showing that the maximum solid solubility of KNbO₃ in PZT matrix ceramic is less than 25mol%. Compared with pure PZT piezoelectric ceramics, samples containing KNbO₃ have smaller crystal grains. PZT-0.15KN exhibits excellent piezoelectric properties with d ₃₃ = 209 pC/N.     

基于LabVIEW的压电陶瓷相移器控制系统

压电陶瓷(PZT)作为微位移的执行装置,在光学测量方面得到广泛的应用.运用虚拟仪器软件设计的压电陶瓷相移器驱动、校正与位移精度控制系统,准确方便地实现了对压电陶瓷相移器的控制.通过LabVIEW编写的程序采集数据对PZT的位移量进行分析和计算,提出一种测量PZT驱动电压与位移曲线的新方法.通过Lab-VIEW控制数据采集卡的输出电压来控制PZT的驱动,位移精度可以达到纳米(nm)量级.