本文關鍵詞：退火及氣氛燒結對偏鈮酸鉛基壓電陶瓷結構及電學性能的影響

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【摘要】：高溫壓電陶瓷,具有較高的居里溫度,在低于居里溫度的溫度范圍內具有較優(yōu)異的電學性能,能長期工作于高溫環(huán)境。本文以PbNb2O6基高溫壓電陶瓷為研究對象,研究了氧化物摻雜和不同制備工藝對陶瓷試樣的結構、介電及壓電性能的影響規(guī)律。結果如下：(1)采用傳統(tǒng)固相法制備了Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2(PBN-T)壓電陶瓷,并詳細研究了退火對PBN-T陶瓷的結構、介電及壓電性能的影響規(guī)律。在實驗中將退火溫度選取為500-800℃,退火時間選取為12-168h,退火氣氛選取為空氣中無額外Pb2+源、空氣中含額外Pb源及氮氣中含額外Pb源。結果表明,陶瓷的電學性能與退火參數密切相關,其中在600℃、氮氣中含額外Pb2+源氣氛下退火73h的陶瓷試樣具有最佳性能,其居里溫度為523℃,室溫下壓電常數為85pC/N,極化試樣在500℃熱處理后仍具有高的壓電常數82pC/N。(2)采用傳統(tǒng)固相法制備了Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2(PBN-T)壓電陶瓷,分別在空氣、氧氣和氮氣中進行預燒和燒結。所有陶瓷試樣均形成了純正交鐵電相結構。在氮氣中燒結的陶瓷試樣,X射線衍射峰向高角度移動,晶胞發(fā)生收縮。在氮氣中預燒或燒結的陶瓷,其晶粒形貌表現為尺寸較均勻的多邊形,在氮氣中預燒或燒結能起到改善晶粒形貌、細化晶粒的作用。在氧氣中燒結能提高陶瓷的居里溫度；在氮氣中燒結陶瓷的最大介電常數降低、居里溫度變小、介電峰發(fā)生寬化。(3)采用傳統(tǒng)固相法制備了Pb0.925Ba0.075Nb206-0.5wt%MnO2(PBN-M)壓電陶瓷,并詳細研究了退火對PBN-M陶瓷的結構、介電及壓電性能的影響規(guī)律。在實驗中將退火溫度選取為600℃,退火時間選取為73h,退火氣氛選取為空氣中無額外Pb2+源、氮氣中含額外Pb2+源及氧氣中含額外Pb2+源。結果表明,陶瓷的電學性能與退火氣氛密切相關,其中在6000C、氧氣中含額外Pb2+源氣氛下退火73h的陶瓷試樣具有最佳性能,陶瓷介電損耗降低,最大介電常數為10621,居里溫度為520℃,平面機電耦合系數為0.3328,機械品質因數為12。(4)采用熱壓燒結法制備了Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2(PBN-T)壓電陶瓷,詳細研究了燒結溫度、壓力大小、燒結時間對PBN-T陶瓷的結構、介電及壓電性能的影響規(guī)律。結果表明,在保溫階段,壓頭位移不變,即保溫時間增加不會增大陶瓷的體密度；體密度的值取決于壓力的大小。體密度曲線表明,壓力達到1.2t(即16.1MPa)時,體密度達到6.40g/cm3以上；壓力繼續(xù)增大,體密度基本不變。與常規(guī)燒結相比,熱壓燒結提高了陶瓷的致密性。在1245℃抽真空不加壓時,陶瓷晶粒不規(guī)則,大小不均勻,表面存在氣孔,平均晶粒尺寸為9.3μm；在1255℃熱壓燒結時,陶瓷的致密度得到提高,陶瓷的閉氣孔減少,但晶粒較大。陶瓷在壓力大于0.8t(即10.7MPa)、小于1.5t(即19.4MPa)區(qū)間內時可得到致密性良好、形貌較均勻的陶瓷試樣。
【學位授予單位】：陜西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM282

【共引文獻】

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本文編號：1224307