大功率PZT—PMS—PSN四元系压电陶瓷的研究.pdf

中国陶瓷工业 CHINA CERAMlC INDUSTRY 2008年 10月 第 15卷第5期 Oct．2008Vo1．15．No．5 文章编号：1006—2874(2008)05—0017—03 大功率 PZT—PMS—PSN四元系压电陶瓷的研究 李 慧 杨祖培 2 (1．长治学院生化系，山西长治：046011；2．陕西师范大学化学与材料科学学院，陕西西安：710062) 摘 要 采用固相法制备 了PZT—PMS—PSN四元系压 电陶瓷，系统地研究了PSN组分含量对PZT—PMS—PSN 四元系压 电陶 瓷的相结构、显微形貌及介电性能和压电性能的影响。结果表明：当PSN组分含量为O．O2时，12307C烧结下的陶瓷具 有相对优 良的综合性能，Q=2248，K=0．557，d~=226pC／N，tan8=o．0056。通过调节组分制备 出了综合性能优 良的 PZT—PMS—PSN基础体系，能够满足大功率压电陶瓷变压器材料的使用要求。 关键词 PZT—PMS—PSN，压 电陶瓷，相结构，压电性能 中图分类号：TQ174．75 文献标识码：A 后的湿料置于烘箱中烘干，温度为 70℃。然后将干粉磨细后， 1 引 言 置于带盖的刚玉坩埚中，在 800℃下预烧2h。将预烧粉体磨细 后，在预烧粉体中加入 PVA进行造粒 ，在 100MPa下干压成 压电陶瓷由于具有独特的性能而获得广泛的应用，已成 型，于500oC下排胶除去粘合剂。然后将样品在铅气氛保护下 于1150～1230oC下烧结 4h。烧结后的样品经过打磨抛光、清 为超声、电声、激光、通讯和智能等高技术领域中不可缺少的 洗、烘干，在两面涂覆银浆 ，于 850℃烧渗银电极。被银后在 功能材料。近年来，压电陶瓷开始应用于液晶显示背光电源， 120℃的硅油加电压 3000V／mm极化 30min，极化5-10min。 尤其在大尺寸、高亮度的液晶显示器中显示出巨大的应用前 极化后的样品在室温下静置24h(自然老化)后测试其压电性 景l卅【。为满足压电陶瓷变压器小型化和大功率的要求，需要研 能。 究具有高的压电常数 、高机电耦合系数 KP、高机械品质因 数 Q 和低介电损耗tan8的压电陶瓷材料。PZT-PMS体系 本身有比较高的机械品质因数 和机 电耦合系数Q，而且 3结果与讨论 温度稳定性好、高频损耗小，因此它是 目前研究和应用最为广 泛的压电陶瓷 。Tapaono．C等人研究表明Pb(SbmNb)0 3．1陶瓷的相结构 (简称 PSN)能有效地抑制 PZT陶瓷的晶粒生长 ，使得 按照不同的PSN含量 ，设计不同的配方 ，采用固相法制 PSN—PZT陶瓷体系具有较高的K。值，较好的稳定性 。高 备O．9PzT一(0．1一x)PMS—xPSN四元陶瓷体系，其中x(mo1％) 春华等人 曾报道用 MnO。掺杂改性后的Pb (NbSb — 分别为0、0．02、0．05、0．07、0．1，在 1230℃烧结下成陶瓷。对不 Pb ro。(zr0T )0(简称 PSN—eZT)陶瓷 ，当添加改性一定 同PSN含量的陶瓷样进行XRD衍射图分析，结果见图1所 量的MnO。添加物时，Q 由原来的95增加到700~8]。因此本 示 。 实验尝试将PSN—PZT体系和PMS—PzT体系中进行复合，寻 从图1看出，所有衍射峰均