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先驱体法合成PZT压电陶瓷及性能研究

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第一章 绪论

1.1压电特性简介

1.2压电陶瓷材料的发展历史和现状

1.2.1压电陶瓷材料的发展历史

1.2.2 PZT压电陶瓷材料的发展现状

第二章 PZT压电陶瓷及工艺简介

2.1 PZT压电陶瓷

2.1.1 PZT压电陶瓷简介

2.1.2准同型相界(MPB)

2.1.3 PZT压电陶瓷掺杂改性机理

2.1.4 PZT压电陶瓷的主要性能参数

2.2 PZT压电陶瓷工艺简介

2.2.1固相法

2.2.2液相法

2.3工作内容和研究目的

第三章 干—干法制备PZTMN材料及性能测试分析

3.1制备过程

3.1.1先驱体工艺简介

3.1.2粉料制备

3.1.3黏合剂PVA的制备

3.1.4压片工艺

3.1.5烧结成瓷

3.1.6样品的被银

3.1.7最终确定的工艺方案

3.2 PZTMN陶瓷材料的性能参数测试和分析

3.2.1测试方案

3.2.2烧结温度对材料性能的影响

3.2.3不同Zr/Ti对材料性能的影响

3.3本章小结

第四章 干—干法制备PZT复合材料

4.1制备过程

4.1.1材料体系

4.1.2黏合剂PVA的制备

4.1.3压片及压力学试条工艺

4.1.4烧结成瓷工艺

4.1.5样品的被银

4.1.6最终确定的工艺方案

4.2反应过程中的物相变化

4.3电学性能测试

4.3.1测试方案

4.3.2烧结温度对性能参数的影响

4.3.3不同氧化物含量对性能参数的影响

4.4力学性能测试

4.4.1测试方案

4.4.2力学性能参数

4.5 PZTMN复合材料微观结构分析

4.5.1不同烧结温度的影响

4.5.2不同氧化物含量样品的图谱比较

4.6本章小结

第五章 共沉淀法制备A位先驱体合成复合材料

5.1共沉淀法合成陶瓷粉料原理及工艺

5.1.1沉淀法基本原理

5.1.2选择配方

5.1.3 A位先驱体制备过程

5.1.4 A位与B位混合形成PSZTMN粉料

5.1.5黏合剂PVA的制备

5.1.6压片工艺

5.1.7烧结成瓷工艺

5.1.8样品的被银

5.1.9最终确定的工艺方案

5.2电学性能测试

5.2.1测试方案

5.2.2不同氧化物含量样品对性能参数的影响

5.2.3烧结温度对性能参数的影响

5.3 PSZTMN复合材料微观结构分析

5.3.1不同烧结温度的SEM图

5.3.2不同氧化物含量样品的SEM图

5.3.3 Sr2+的部分替代对材料性能的影响分析

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

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摘要

本论文对PZT基压电陶瓷进行了研究。其中包括PZTMN三元系压电陶瓷材料、PZTMN系压电陶瓷中添加第二相氧化物的复合材料PZTMN/氧化物和在复合材料中进行A位掺杂的(Pb1-xSrx)ZT-PMN系列复合材料PSZTMN/氧化物三个系列。通过XRD、SEM、BET等方法,研究了B位先驱体法合成钙钛矿PZT基陶瓷的工艺和反应机理,并对材料的电学性能和力学性能进行了测试和研究。 采用了改进后的B位先驱体合成方法,即使用亚微米极粉料,使先驱体合成温度由1350℃降低到1190℃。合成先驱体合成温度的大幅度降低,具有一定的工业价值。 PZTMN系列具有很优异的电学性能,Zr/Ti=48/52的四方相样品在1280℃时性能达到最优值:εr=1632,Tc=303℃,d33=593pC/N,tanδ=0.0272,Kp=0.65。比较样品的XRD图谱,可知样品Zr/Ti≥52/48为三方相结构,样品Zr/Ti≤50/50为四方相结构。另外我们还制备了向PZTMN中掺入第二相氧化物的复合材料。引入第二相氧化物后,在氧化物含量为0~4mol%的范围内大幅度的增强了材料的抗弯强度。复合材料的介电性能和压电性能基本保持不变。通过“双先驱体法”制备得PSZTMN/氧化物压电陶瓷。掺入Sr2+离子后其介电性能有了大幅度的提高,压电性能提高不明显。电学性能在氧化物掺入量为2mol%的样品得到较为优异的性能参数,εr=1938,tanδ=0.03,d33=261pC/N,Kp=0.5714,Tc=268℃。

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