高性能鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷的制備及其極化行為研究

《高性能鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷的制備及其極化行為研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、高性能鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷的制備及其極化行為研究（申請(qǐng)清華大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文）培養(yǎng)單位：材料學(xué)院學(xué)科：材料科學(xué)與工程研究生：李琦指導(dǎo)教師：王軻副研究員二？一七年四月ＰｒｅａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｏｌｉｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎｐｇｇｇｏｆｈ－ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＨｉｇＫＮａＮｂ０－ＢａｓｅｄＰｉｅｚｏｃｅｒａｍｉｃｓ（，）３ＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＴｓｉｎｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙｉｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｐｑｆｏｒ

2、ｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＳｃｉｅｎｃｅｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｙＱｉＬｉＴｈｅｓｉｓＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒＫｅＷａｎｇＡｐｒｉｌ２０１７，關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解清華大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：清華大學(xué)擁有在著作權(quán)法規(guī)定范圍內(nèi)學(xué)位論文的使用權(quán)，其中包括：（１）已獲學(xué)位的研究生必須按學(xué)校規(guī)定提交學(xué)位論文，學(xué)?？梢裕崳姴捎糜坝?、縮印或其他復(fù)制手段保存研究生上交的學(xué)位論文；

3、（２）為教學(xué)和科研目的，學(xué)?？梢詫⒐_(kāi)的學(xué)位論文作為資料在圖書(shū)館、資料室等場(chǎng)所供校內(nèi)師生閱讀，或在校園網(wǎng)上供校內(nèi)師生瀏覽部分內(nèi)容。本人保證遵守上述規(guī)定。（保密的論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：日期：摘要摘要壓電陶瓷由于其成本低性能好，已經(jīng)被運(yùn)用到了從工業(yè)生產(chǎn)到人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，無(wú)鉛壓電陶瓷的研宄必將成為未來(lái)的發(fā)展方向。本文通過(guò)對(duì)（Ｋ，Ｎａ）Ｎｂ０３（ＫＮＮ）基無(wú)鉛壓電陶瓷的摻雜改性、極化行為和氣氛燒結(jié)的研宄，深入分析壓電陶瓷內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電性能的

4、關(guān)系，以此作為指導(dǎo)，制備高性能的無(wú)鉛壓電陶瓷。首先，通過(guò)調(diào)控不同ＣａＺｒ０ＣＺ摻雜含量得到ＫＮＮ基壓電陶瓷３（）－ＮａＮｂ－ｌｘＫＬｉＴａＯＫＮＮＬＴｘＣａＺｒＯ，（（）（０．４９０．４９０．０２）（０．８０．２）３（）３）在摻雜量為５ｍｏｌ％（ＣＺ５）時(shí)得到了最高壓電常數(shù)必３為３４４ｐＣ／Ｎ的壓電陶瓷，其高性能主要是－Ｔ相的相轉(zhuǎn)變溫度接近室溫因?yàn)椋?，而兩相共存能促進(jìn)疇翻轉(zhuǎn)。之后對(duì)細(xì)微組分的Ｃ一ａＺｒ０摻雜的樣品進(jìn)行研宄，發(fā)現(xiàn)ＣａＺｒ０摻雜的壓電陶瓷在定配３３比范圍內(nèi)都顯示出高性能，有效保證了此體系高性能的穩(wěn)定性與重復(fù)性。

5、一一之后，通過(guò)對(duì)同個(gè)ＣＺ５樣品在不同條件下極化后進(jìn)行系列的測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)與Ｐｂ（ＺｒＴｉ０ＰＺＴ含鉛壓電陶瓷不同的是，它可以在較小的電，）３（）場(chǎng)較短的時(shí)間內(nèi)接近最終的極化狀態(tài)，這得益于它較小的ｃ／ａ比。同時(shí)，除了通過(guò)疇的定向排列產(chǎn)生的正效應(yīng)，空間電荷作為負(fù)效應(yīng)阻礙極化進(jìn)行的結(jié)論同樣得到了印證。同時(shí)，對(duì)比不同缺陷的陶瓷在同樣極化條件下達(dá)到的極化狀態(tài)，也可驗(yàn)證（Ｋ，Ｎａ）Ｎｂ０３基無(wú)鉛壓電陶瓷的極化是正負(fù)效應(yīng)共同作用的結(jié)果。為了減弱極化中的負(fù)效應(yīng)，對(duì)ＣＺ５進(jìn)行氧氣燒結(jié)，得到壓電常數(shù)必３為３９０ｐＣ／Ｎ的壓電陶瓷，發(fā)現(xiàn)氧

6、氣燒結(jié)是提高陶瓷壓電常數(shù)的有效手段，和上節(jié)研宄的極化機(jī)理結(jié)合分析發(fā)現(xiàn)，氧氣燒結(jié)樣品的高性能主要得益于其極化程度較高，這是因?yàn)樘沾芍械难蹩瘴缓拷档?，因空間電荷聚集對(duì)疇壁產(chǎn)生的釘扎作用減弱，負(fù)效應(yīng)減弱極化進(jìn)行程度相對(duì)較高的緣故。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)氧°氣燒結(jié)樣品具有很好的溫度穩(wěn)定性，其樣品的壓電常數(shù)在１４５Ｃ時(shí)還能保持一在室溫的９０％，這是因?yàn)槭Ｓ鄻O化強(qiáng)度尺的降低，定程度上抵消了最大極化強(qiáng)度戶(hù)？＾的降低。：壓電陶瓷關(guān)鍵詞；鈮酸鉀鈉；極化；氣氛燒結(jié)；空間電荷聚集ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＮａＮｂ〇－ｂａｓｅｄｔ

7、ｒＫＫＮＮｉｅｚｏｅｌｅｃｉｃｃｅｒａｍｉｃｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎ（，）３（）ｐｖａｒｉｏｕｓｆｉｅｌｄｓｄｕｅｔｏｔｈｅｌａｒｅｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｒｅｓｏｎｓｅａｓｗｅｌｌａｓｈｉｈＣｕｒｉｅ，ｇｐｐｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＣａＺｒ〇３（ＣＺ），ｖａｒｔｔｔ－－ｉｏｕｓｐｏｌｉｎｇｃｏｎｄｉｉｏｎｓａｎｄａｍｏｓｐｈｅｒｅｓｉｎｅｒｉｎｇｏｎＫＮＮｂａｓｅｄｌｅ

8、ａｄｆｒｅｅｐｉｅｚｏｃｅｒａｍｉｃｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔ