导　　师： 凌志远

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 铌锑锆钛酸铅[Pb（Sb,Nb）O3-Pb（Zr,Ti）O3,简写PSN-PZT]压电陶瓷具有居里温度高、频率温度稳定性好等优点,在超声换能器、陶瓷滤波器和陶瓷谐振器领域具有重要应用。然而目前缺乏对PSN-PZT体系掺杂Sr2+、Ba2+和La3+的系统研究。为此,本文系统研究了Sr2+、Ba2+和La3+掺杂对Pb(Sb1/2Nb1/2)0.02(Zr0.54Ti0.46)0.98O3相结构和电性能的影响。随着Sr2+和La3+掺杂量的增加,陶瓷相结构均从三方相转变为四方相。当Sr2+和La3+的掺杂量分别为6 mol%和4 mol%时,陶瓷处于准同型相界上,并分别取得较优的压电性能:d33=533 pC/N,kp=70%,TC=287℃和d33=510 pC/N,kp=66%,TC=273℃。随着Ba2+掺杂量的增加,陶瓷的四方相含量增加,相结构逐渐靠近准同型相界。当Ba2+掺杂量为10 mol%时,陶瓷取得较优的压电性能:d33=369 pC/N,kp=67%和TC=271℃;除了掺杂改性外,调整各组元的含量配比也是提高三元系介电和压电性能的有效手段。然而在PSN-PZT中,已有的研究主要集中于当PSN=2 mol%时,掺杂改性和调整Zr/Ti对PSN-PZT性能的影响,对PSN在PZT中的固溶度、PSN含量对PSN-PZT相结构和电性能的影响等问题依然不清楚。针对这些问题,本文系统研究了不同PSN含量对PSN-PZT相结构和电性能的影响。研究发现PSN在PZT中的固溶度约为6 mol%。在xPb(Sb1/2Nb1/2)O3-（1-x）Pb(Zr0.54Ti0.46)O3+0.3 wt%Pb3O4（x=2,4,6,8,10,20,30,40,50,70,100 mol%）中,当x=4 mol%时,陶瓷具有较优的性能:d33=330 pC/N,kp=64%。了解各组元的性能和结构特征,对于开发具有优异介电和压电性能的多元系材料具有重要意义。然而,目前为此,PSN这个组元的结构和性质还未知。因此,本文研究了PSN化合物的性质。XRD结果显示,Nb2O5、Sb2O3和Pb3O4按PSN配比称量之后经900℃预烧3 h并没有形成同时含有Sb3+、Nb5+和Pb2+这三种离子的化合物,其最终产物为分别由Sb3+和Pb2+、Nb5+和Pb2+形成的烧绿石相化合物Pb3+x+x Sb2O8+x和Pb2Nb2O7,说明PS

关 键 词： 压电陶瓷 铌锑锆钛酸铅 掺杂改性 钙钛矿相 烧绿石相

领　　域： []