PNN-PHT基压电陶瓷掺杂改性研究

发布时间：2022-12-22 02:19

　　压电陶瓷具有优良的压电、介电以及铁电性能,被广泛应用于制动器、多层电容器、传感器和换能器等领域。然而,高压电特性和低烧结温度的需求制约了其进一步应用。因此,兼具高压电性能、低烧结温度的压电陶瓷材料具有广阔的研究前景。研究表明,钙钛矿结构的Pb（Nb,Ni）O3-Pb（Hf,Ti）03（PNN-PHT）三元压电陶瓷具有优异的压电性能,有望成为一种高性能压电陶瓷材料。本文以PNN-PHT三元压电陶瓷材料为研究对象,通过单离子掺杂、添加烧结助剂以及离子共掺等对其进行改性研究,探讨各自的性能调控机制。主要内容和结论如下:采用传统固相法,制备了 Fe2O3 掺杂的0.49Pb（Ni1/3Nb2/3）O3-0.51Pb（Hf0.3Ti0.7）O3压电陶瓷,研究了 Fe2O3 掺杂对 0.49Pb（Ni1/3Nb2/3）03-0.51Pb（Hf0.3Ti0.7）03陶瓷的微观结构、压电和介电性能的影响。结果表明,Fe3+阳离子可溶于PNN-PHT晶体的B位,有利于形成纯钙钛矿结构。Fe掺杂有效地提高了 PNN-PHT陶瓷的压电和介电性能。1.0at%Fe2O3掺杂的样品获得了较好的压电性能,即d33... 

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 压电效应产生机理及钙钛矿结构稳定性
    1.3 国内外铅基压电陶瓷研究进展
        1.3.1 PZT多元系压电陶瓷
        1.3.2 铅基多元系压电陶瓷的掺杂改性
        1.3.3 铅基多元系压电陶瓷的低温烧结
    1.4 弛豫铁电陶瓷的特征
    1.5 压电陶瓷的基本参数
    1.6 本论文研究意义与主要研究内容
第二章 实验方案和研究方法
    2.1 引言
    2.2 实验原料及仪器设备
    2.3 样品的制备工艺
        2.3.1 陶瓷样品制备流程
        2.3.2 前驱体制备工艺
        2.3.3 预烧工艺
        2.3.4 成型工艺
        2.3.5 烧结工艺
        2.3.6 烧银工艺
    2.4 压电陶瓷表征和性能测试
        2.4.1 X射线衍射分析
        2.4.2 场发射扫描电子显微镜
        2.4.3 压电力显微镜
        2.4.4 体密度分析
        2.4.5 压电性能测试
        2.4.6 介电性能测试
        2.4.7 铁电性能测试
第三章 Fe_2O_3掺杂PNN-PHT三元压电陶瓷的制备和性能研究
    3.1 前言
    3.2 微观结构与表征
        3.2.1 SEM微观形貌
        3.2.2 EDS成分分析
        3.2.3 XRD图谱分析
    3.3 电性能测试与分析
        3.3.1 压电性能测试及分析
        3.3.2 介电性能测试及分析
        3.3.3 铁电性能测试及分析
    3.4 高压电性能产生的原因
        3.4.1 第一性原理模拟计算
        3.4.2 PFM微观形貌
    3.5 本章小结
第四章 LiF助烧PNN-PHT三元压电陶瓷的制备和性能研究
    4.1 前言
    4.2 微观结构与表征
        4.2.1 SEM微观形貌
        4.2.2 体积密度分析
        4.2.3 XRD图谱分析
    4.3 电性能测试与分析
        4.3.1 压电性能测试及分析
        4.3.2 介电性能测试及分析
        4.3.3 铁电性能测试及分析
    4.4 本章小结
第五章 Fe_2O_3和Bi_2O_3共掺杂PHT-PNN三元压电陶瓷的制备和性能研究
    5.1 前言
    5.2 微观结构与表征
        5.2.1 SEM微观形貌
        5.2.2 体积密度分析
        5.2.3 XRD图谱分析
    5.3 电性能测试与分析
        5.3.1 压电性能测试及分析
        5.3.2 介电性能测试及分析
        5.3.3 铁电性能测试及分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]Ba掺杂对Pb（Zr,Ti,Sb）O3压电陶瓷Curie温度与压电性能的影响[J]. 冯玉华,潘铁政,沈湘黔,宋浩杰,过丽萍.  硅酸盐学报. 2010(08)
[2]半化学法制备0.80Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.20PbTiO3陶瓷的反应机理[J]. 崔斌,杨祖培,侯育冬,田长生,史启祯.  无机材料学报. 2002(04)
[3]多层陶瓷电容器银/钯内电极浆料的烧结[J]. 魏建中,张良莹,姚熹.  压电与声光. 1997(05)
[4]湿化学法制备0．95Pb(Mg1／3Nb2／3)O3－0．05PbTiO3铁电陶瓷[J]. 单石文，罗裕基，吴明.  硅酸盐学报. 1996(03)



本文编号：3723245