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三元系压电陶瓷锑锰—锆钛酸铅的改性研究

作　者: 丛智博
导　师: 吴裕功
学　校: 天津大学
专　业: 微电子与固体电子学
关键词: 先驱体法钙钛矿锑锰-锆钛酸铅 PZT-PMS三元系 MPB
分类号: TM282
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本论文将先驱体法引入三元系复合钙钛矿锑锰-锆钛酸铅（PZT-PMS）压电陶瓷系统的制备中。借助XRD,SEM,BET等分析手段研究了B位先驱体法制备PZT基陶瓷的反应机理和工艺过程。并且,在B位先驱体可与PbCO₃合成钙钛矿相粉料。最后,制备出了掺入改性氧化物成分的复合锑锰-锆钛酸铅陶瓷材料。对该系统压电、介电性能与烧成制度、以及A B位配比进行了测试和讨论。首先,我们使用两步合成法这种合成工艺,在相对较低的温度（1340℃）下合成单相的B位先驱体氧化物Zr_0.47Ti_0.5(Mn_1/3Sb_2/3)_0.03O₂。在随后的预合成中,通过X衍射物相分析,得出B位的先驱体与A位PbCO₃在高于800℃时均可生成钙钛矿单相。利用小球球磨工艺粉碎预合成的钙钛矿粉料,通过这种简单的方法使粉体的粒度得到了改善,促使了PbZr_0.47Ti_0.5(Mn_1/3Sb_2/3)_0.03O₂体系钙钛矿达到致密的烧结温度的降低,得出1240℃为体系比较合适的烧成温度。制备出了掺入改性氧化物成分的复合材料。研究指出,在混入改性氧化物成分的的摩尔百分比在0-2%范围内增加时,材料的电学性能有所提升。本试验,对于三元系复合压电材料锑锰-锆钛酸铅系统,通过改善合成工艺,选取合适的准同型相界配比以及混入氧化物合成PZT-PMS复合材料这些简单经济方法,得到了性能优良的压电陶瓷,达到了试验目的。

全文目录

中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-25
  1.1 压电陶瓷的历史与发展  6-10
    1.1.1 压电陶瓷的历史  6-7
    1.1.2 压电陶瓷的发展  7-8
    1.1.3 压电陶瓷的应用  8-10
  1.2 压电陶瓷基本概念和主要性能参数  10-15
    1.2.1 压电陶瓷的基本概念  10-12
    1.2.2 压电陶瓷的主要性能参数  12-15
  1.3 PZT 基陶瓷材料的研究  15-20
    1.3.1 PZT 体系的二元相图  15-16
    1.3.2 准同型相界（MPB）  16-17
    1.3.3 PZT 陶瓷三,四元系的研究  17
    1.3.4 PZT 陶瓷的掺杂改性  17-20
  1.4 压电陶瓷粉料制备技术  20-23
    1.4.1 现代陶瓷材料与粉体  20-21
    1.4.2 先驱体法合成陶瓷粉料的原理和方法  21-23
  1.5 本课题研究的背景、目的与意义  23-25
第二章试验工艺与测试技术  25-35
  2.1 B 位先驱体Zr_(0.47)Ti_(0.50)(Mn_(1/3)Sb_(2/3))_(0.03)O_2的合成工艺  25-26
  2.2 压电陶瓷生产合成工艺综述  26-29
  2.3 压电陶瓷PZTMS 的预烧，烧结和测试的研究  29-31
  2.4 低温烧结铅系压电材料  31-35
    2.4.1 低温烧结铅系压电材料的意义  31-32
    2.4.2 低温烧结铅系压电陶瓷的基本方法与比较  32-35
第三章工艺的改进与测试结果及讨论  35-47
  3.1 B 位先驱体Zr_(0.47)Ti_(0.50)(Mn_(1/3)Sb_(2/3))_(0.03)O_2合成的研究  35-37
    3.1.1 两步合成法对先驱体烧结温度的改善  36-37
  3.2 固相反应中预合成钙钛矿粉料  37-39
    3.2.1 预合成钙钛矿粉料的温度  37-38
    3.2.2 小球球磨对粉体比表面积的改善  38-39
  3.3 烧结温度对材料性能的影响  39-43
  3.4 改性氧化物对材料性能的影响  43-47
    3.4.1 烧结中混入氧化物合物相分析  43-44
    3.4.2 材料性能及讨论  44-47
第四章结论  47-48
参考文献  48-53
发表论文和科研情况说明  53-54
致谢  54

三元系压电陶瓷锑锰—锆钛酸铅的改性研究

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