PbNb2O6基高居里温度压电陶瓷的制备与性能研究
目录
摘要.............................................................................................................................I Abstract........................................................................................................................II 目录............................................................................................................................IV 第1章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2压电材料和铁电材料概述 (1)
1.2.1压电材料概述 (1)
1.2.2铁电材料概述 (3)
1.3高居里温度压电陶瓷的研究现状 (6)
1.3.1高居里温度压电陶瓷的分类及特点 (6)
1.3.2偏铌酸铅基压电陶瓷的研究现状 (9)
1.4本论文的课题来源及研究的目的和意义 (11)
1.5本文主要研究内容 (12)
第2章PbNb2O6基陶瓷的烧结特性研究 (13)
2.1陶瓷样品的制备 (13)
2.2XRD物相分析 (14)
2.2.1不同预烧温度下粉体的XRD物相分析 (14)
2.2.2不同烧结温度下粉体的XRD物相分析 (16)
2.3烧结温度对显微结构和致密度的影响 (18)
2.4烧结温度对介电性能的影响 (21)
2.5烧结温度对铁电性能的影响 (23)
2.6极化条件优化和压电性能研究 (26)
2.6.1极化条件优化 (26)
2.6.2烧结温度对压电性能的影响 (28)
2.7本章小结 (29)
第3章Pb1-x Sr x Nb2O6陶瓷的制备、结构及性能研究 (31)
3.1Pb1-x Sr x Nb2O6陶瓷的制备 (31)
3.2Pb1-x Sr x Nb2O6陶瓷的XRD物相分析 (32)
3.3Pb1-x Sr x Nb2O6陶瓷的显微结构分析 (34)
3.4Pb1-x Sr x Nb2O6陶瓷的介电性能研究 (35)
3.5Pb1-x Sr x Nb2O6陶瓷的铁电性能研究 (37)
3.6Pb1-x Sr x Nb2O6陶瓷的压电性能研究 (38)
3.7本章小结 (39)
第4章Pb0.92Sr0.08(Nb1-y Ta y)2O6陶瓷的制备、结构及性能研究 (41)
4.1Pb0.92Sr0.08(Nb1-y Ta y)2O6陶瓷的制备 (41)
4.2Pb0.92Sr0.08(Nb1-y Ta y)2O6陶瓷的XRD物相分析 (41)
4.3Pb0.92Sr0.08(Nb1-y Ta y)2O6陶瓷的显微结构和体积密度 (43)
4.4Pb0.92Sr0.08(Nb1-y Ta y)2O6陶瓷的介电性能研究 (44)
4.5Pb0.92Sr0.08(Nb1-y Ta y)2O6陶瓷的铁电性能研究 (48)
4.6Pb0.92Sr0.08(Nb1-y Ta y)2O6陶瓷的压电性能研究 (48)
4.7本章小结 (49)
结论 (50)
参考文献 (52)
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 (57)
哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (58)
致谢 (59)
第1章绪论
1.1引言
压电材料是一种重要的功能材料，广泛地应用于通讯、航天、核能、冶金、石油、化工等众多领域。早在十九世纪八十年代J.居里和P.居里就已经发现了电气石的压电效应和逆压电效应[1]。近十几年来，科学技术飞速发展，对压电器件的各项性能要求也越来越高。压电器件在很多情况下会遇到高温环境，例如，高温物体的超声探测检伤应用，高温物体的加速度、振动检测等，而高温环境是许多传统压电器件面临的难题。因此在许多领域中高性能压电器件的研究已成为当务之急[2-5]。
压电材料在高温下使用，需要具备较高的居里温度，并且在居里温度以下，压电材料的压电性能受温度的影响要较小。目前通常按结构对高温压电陶瓷材料进行分类：碱金属铌酸盐结构、钨青铜结构、含Bi层状结构、钙钛矿结构[6]。其中，钾钨青铜结构铁电体的发现始于偏铌酸铅[7]。纯偏铌酸铅陶瓷的优势是居里温度高（570℃），即使达到了此温度，也不会强烈退极化，并且其机械品质因数很低，对得到清晰的波形有利，可用于高温条件下的换能器装置[8]。
1.2压电材料和铁电材料概述
自1880年居里兄弟发现压电效应以来，压电材料的研究历史已经持续了一百多年。而晶体材料铁电性能的首次发现则是在1921年，由瓦拉赛克在罗息盐中发现。十四年之后，即1935年，水溶性的磷酸二氢钾（KDP）铁电晶体以及磷酸二氢铵（ADP）反铁电晶体也先后被人民发现[9]。从二十世纪四十年代中期之后，压电铁电材料才在许多领域得到广泛应用，并且其相关的理论和应用技术也伴随着科技的发展而飞速发展。
1.2.1压电材料概述
通常情况下，固体在施加应力之后只会引起相应比例的应变。而压电晶体材料在外界机械力作用下不仅会发生形变，同时在某些相对应的面上还会产生等量的异号电荷。电荷与应力是成比例的。我们把这种没有外界电场作用，只是由于机械形变引起的极化现象叫做压电效应，如图1-1中a）所示。用单位面积上的电荷，即电位移D和应力T表示如下式：