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改进半化学法制备PMN-PT弛豫铁电陶瓷的电学性能

陈晋  邱少君  陈秀丽  周焕福  
【摘要】:铅基弛豫铁电材料具有优异的介电、压电和电致伸缩性能,是一类具有广泛应用前景的新型功能材料。本文采用改进半化学法制备了复合钙钦矿结构的铌镁酸铅—钛酸铅(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(简称PMN-PT,其中0≤x≤1)粉料,并以此预合成的粉料制得PMN-PT弛豫复合钙钛矿相铁电陶瓷。利用XRD,SEM和TG/DSC等分析测试技术,结合PMN-PT陶瓷的介电和铁电性能的测试,对钙钛矿相合成机理和材料的结构与性能进行了系统研究。实验表明在反应过程中产生的中间体硝酸氧铅(Pb6O5(NO3)2)可进一步的分解为Pb3O4和PbO与Nb2O5反应生成缺B位的不稳定的立方焦绿石相Pb3Nb2O8,该产物很容易和活化MgO反应生成钙钛矿相。高温分解的纳米MgO和PbO粉体分别与颗粒大小不同的Nb2O5粉体反应生成粒径大、小两类粉体。经过研究过量MgO和过量PbO对粉体相结构的影响,发现过量5wt%的MgO可以有效的抑制焦绿石相的产生;由于反应在高温下,为避免PbO的挥发加入1~10wt%的过量PbO就可以制备纯相PMN基粉体。采用预合成的陶瓷粉体,经球磨、成型、铅保护气氛烧结等工艺,可以得到晶粒大小为5μm结构致密的PMN-PT弛豫复合钙钛矿相铁电陶瓷,其介电常数峰值可以达到18000,剩余极化强度为25.8μC/cm2。

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