组分梯度变化PZ-PT-PZN陶瓷的制备及性能研究

发布时间：2017-08-30 04:16

  本文关键词：组分梯度变化PZ-PT-PZN陶瓷的制备及性能研究

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【摘要】：PbZrO_3-PbTiO_3-Pb(Zn_(1/3)Nb_(1/3))O_3(PZ-PT-PZN)陶瓷是一种经锌铌酸铅(PZN)改性的锆钛酸铅(PZT)陶瓷,具有良好的介电和铁电性能,在压电传感、铁电制冷、铁电存储上具有良好的应用。此外,PZT95/5(Zr:Ti=95:5)陶瓷在高温铁电相(FR(HT))和低温铁电相(FR(LT))之间的相变处于室温区域,相变时具有高的热释电系数,在非制冷红外探测领域具有良好的应用前景。论文采用放电等离子烧结法制备了致密的0.9PbZrO_3-xPbTiO_3-(0.1-x)Pb(Zn_(1/3)Nb2/3)O_3陶瓷(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04和0.05),并利用放电等离子烧结技术低温快速致密化的烧结特点,在多组分PZ-PT-PZN陶瓷体系中通过改变烧结体的后续热处理温度和热处理时间,调控陶瓷组分间的扩散,获得组分梯度变化的多组分陶瓷。结合XRD、SEM以及电学性能评价,研究PZ-PT-PZN陶瓷的微观结构与性能之间的关系。得出结论如下:(1)放电等离子烧结法可以制备晶粒细小,接近理论密度的PZ-PT-PZN铁电陶瓷,晶粒平均尺寸低于1mm,陶瓷实际密度达到理论密度的98%以上。(2)在X射线衍射分析中,Ti含量为零的PZ-PT-PZN的衍射峰基本符合PbZrO_3正交晶系的衍射峰,属于空间群P2cb。随着陶瓷成分中的Ti含量的增加,陶瓷的晶型向四方相和立方相转变,而且陶瓷晶粒的形貌变好,介电常数、饱和极化强度和剩余极化强度增大,Ti含量的增加对成分、组分之间扩散的促进具有重要的作用。(3)热处理温度和热处理时间对于SPS法烧结后调控组分之间的扩散具有重要的作用,研究发现热处理温度1100℃下热处理1小时,复合陶瓷(AB)(预烧后的组分A与B以1:1的比例混合后烧结)具有较高的介电常数(er=9281)和较低的介电损耗(tanq=0.0252)。
【关键词】：放电等离子烧结 扩散 介电性能 后处理条件
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 电介质相关的基础理论11-17
• 1.2.1 电介质概述11-13
• 1.2.2 铁电的定义以及电滞回线基础，13-14
• 1.2.3 热释电概述14-15
• 1.2.4 热释电铁电陶瓷及热释电系数测量方法15-17
• 1.3 放电等离子烧结（SPS）17-22
• 1.3.1 SPS的发展历史17-18
• 1.3.2 SPS系统装置18
• 1.3.3 SPS烧结原理与技术特点18-20
• 1.3.4 SPS烧结技术的工艺参数20-22
• 1.3.5 SPS技术的应用22
• 1.4 锆钛酸铅基陶瓷的研究现状22-24
• 1.5 课题的提出与研究内容24-26
• 第二章 实验过程及测试手段26-33
• 2.1 实验原料及主要仪器26-27
• 2.2 实验制备流程27-30
• 2.2.1 粉料预烧27-28
• 2.2.2 陶瓷制备28-30
• 2.3 测试方法30-33
• 第三章 单组分PZ-PT-PZN陶瓷的放电等离子烧结33-45
• 3.1 引言33-34
• 3.2 实验结果与讨论34-44
• 3.2.1 SPS烧结特性34-36
• 3.2.2 物相分析36-38
• 3.2.3 微观结构分析38-40
• 3.2.4 介电性能分析40-42
• 3.2.5 铁电性能分析42-44
• 3.3 小结44-45
• 第四章 多组分PZ-PT-PZN陶瓷的放电等离子烧结45-61
• 4.1 引言45-46
• 4.2 实验结果与讨论46-60
• 4.2.1 SPS烧结特性46-47
• 4.2.2 物相分析47-48
• 4.2.3 微观结构分析48-51
• 4.2.4 介电性能分析51-57
• 4.2.5 铁电性能分析57-59
• 4.2.6 热释电性能分析59-60
• 4.3 小结60-61
• 第五章 结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果67-68
• 个人简历68

【参考文献】

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本文编号：757197