功能陶瓷材料及应用（铁电陶瓷篇）4.ppt

(6)PMN弛豫型铁电陶瓷（RelaxorFerroelectrics)复合钙钛矿结构，Pb(B1,B2)O3
其中B1:Mg2+、Zn2+、Ni2+、Fe3+和Sc3+等较低价阳离子，
B2:Nb5+、Ta5+、Ti4+和W6+等高价阳离子
最具代表性的是Pb(Mg1/3Nb2/3)O3、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3和Pb(Sc1/2Ta1/2)O3（分别简称PMN、PZN、PNN和PST）等TypicalRelaxorFerroelectrics弛豫铁电体与BaTiO3等普通铁电体相比弛豫铁电体的物理性能高介电常数的起因弛豫型铁电体的电致伸缩特性(A)PZT(B)PMN大的电致伸缩应变和小的应变滞后弛豫铁电体具有优异的压电性能
PZN－PT在准同型相界（约10mol%PbTiO3）附近的单晶，在[001]方向上d33高达2500pC/N，k33达到94％，应变达到0.16%左右
PMN－PT在准同型相界（约33mol%PbTiO3）的单晶其d33也高达1500pC/NMPB-I
PZT,Z/Ti=53/47
MPB-II
(1-x)PMN-xPT,x=0.33
(1-x)PZN-xPT,x=0.09
(1-x)PNN-xPT,x=0.36
MPB-III
在MBP处，四方相与三方相共存
MPB附近压电材料的压电性能与居里温度的关系在赝立方（三方，菱方）相，呈现典型的弛豫铁电特性
在四方相区，呈现普通铁电特性弛豫铁电体的理论模型与应用相变弥散的起因PMN的有序微畴焦绿石相的形成
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3为例，其合成过程一般认为按以下反应机制进行：
3PbO+2Nb2O5→Pb3Nb4O13立方焦绿石◎530～600oC
Pb3Nb4O13+PbO→2Pb2Nb2O7菱方焦绿石◎600～700oC
Pb2Nb2O7+1/3MgO→1/3Pb3Nb4O13+Pb(Mg1/3Nb2/3)O3◎700～800oC
影响复合钙钛矿结构化合物稳定性的因素：
热力学:离子半径、离子键强度－－容差因子、电负性
从热力学上，铅基钙钛矿的稳定程度：PZN<PCN<PIN<PSN<PNN<PMN<PFN<PFW<PZ<PT
动力学因素：反应活性、Pb挥发提高稳定性途径：
热力学：使容差因子接近1,提高电负性差（与BT、PT等形成固容体）
动力学：
多次预烧
过量MgO和PbO
两步预产物合成法－目前被广泛采用
软化学合成法两步预产物合成法弛豫铁电陶瓷的高介电常数和宽的介电峰MLCC材料
无滞后电致伸缩特性驱动器材料
3钨青铜结构铁电陶瓷结构填充公式为:(A1)2(A2)4(C)4(B1)2(B2)8O30
非填满型：部分A1和A2位置均被正离子所填充
如(BaxSr5-xNb10O30,1.25<x<3.75,Nb位于氧八面体内部，Sr,Ba分布在6个A1和A2间隙,只有5/6的A位置被填充。
全填满型：全部A1和A2位置均被正离子所填充
如Ba2NaNb5O15和(KxNa1-x)2(SryBa1-y)4Nb10O30
完全填满型：全部的A1、A2和C位置都被正离子所填充
如K6Li4Nb10O30钨青铜结构铁电体一般为四方对称型4mm
有些呈正交对称性，如Pb5-xBaxNb10O30在x>1.9时属四方对称型4mm,x<1.9时属正交对称型mm2。
钨青铜型铁电体自发极化也起因于离子的相对位移，处于氧八面体中心和A1、A2位置上的金属离子，相对于附近氧离子平面发生位移，
对于四方钨青铜结构，Ps沿c轴。
有相当数量的晶体属于钨青铜结构,如:
偏铌酸铅（PbNb2O6）、铌酸钡钠、铌酸锶钡、铌酸锂钾、铌酸锶钾、铌酸锶钠、铌酸锶钠、铌酸钡钾、铌酸锶锂钾、铌酸锶锂钠、铌酸钡锶钾、铌酸钡锶锂等
重要的高介微波介质陶瓷：如BaO-Ln2O3-TiO2
钨青铜结构铁电陶瓷4铋层状结构铁电陶瓷A=Bi,B=Mo,n=1Bi2MoO6
A=Sr,B=Ta,n=2SrBi2Ta2O9
A=Bi,B=Ti,n=3Bi4Ti3O12
A=Ba,B=Ti,n=4BaBi4Ti4O15特性5钛铁矿结构铁电陶瓷Nb5+沿c轴位移0.025nm，Li+沿同一方向位移0.045nm.
仅沿c轴位移，只存在180o电畴结构特点：