压电变压器用锆钛酸铅压电陶瓷材料的研究.pdf

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=0．92时嗍胜嗡敏口下的压电陶瓷：￡r_2138，tall由于xP的n舢船D州跑内。一羽)TiO。①ZN—Pzl)3压电变压器用压电材料的制备xPb(znl，3Nb嬲03hPbzp03一zPbTiO<畿rN—PzT)具有稳(B=Mn、Ni、Co、Mg等)、Pb(B岱b船)03(B=Mn、Ni附近的配方具有很高的Q值和较高的极限振动频定性[21。如何制备满足这些f=!E能的材料，历来探究较PSN—PzT+№102和PZN斗ZT+Sb20s两个三元系为ceO。(掺杂量为m01分数)为孙玳-PzT材料中掺入￡：13，8。=1680【11】。而在孙狲一PzT材料中加入微量的用它制备的压电变压器的升压比可达到300～500倍。此后出现了PzT三元系压电陶瓷，其特点是：(1)Pbo的挥发少，容易烧成；(2)加入主成分中的各种固溶物能大幅度的改善压电和介电性能；(3)PzT由正方晶相转变为菱面晶相的相界是一点，而三元【4】。随着研究的深入，出现了以PZT为主体的三元系、四元系压电陶瓷、以PbTio。为主体的多元系压电陶瓷，这类材料都是钙钛矿结构，一般通式为ABO。。典型的用于压电变压器的三组元压电材料中皆含有PbTiO。和Pbzro。，而第三元可为Pb(MgmNb劫03、Pb(Znl商№茹03、Pb(Cdl，3Nb为03、Pb(B忱Te力03等)。这些材料的共同特点为机电耦合因素kp和Q。很高。如Pb(Mn埔Nb劫一Pb(zr，Ti)O。压电陶瓷在相界率(制成压电变压器时，产生20℃温升时的振动速度)阎，同时，该陶瓷的综合性能较Pb(Mn．璧Nb曲一Pb(zr，Ti)饶压电陶瓷的好。Pb(Mn¨羽勘)一Pb(zr，Ti)03压电陶瓷在烧结过程中出现明显的液相烧结和成分偏析，低温烧结诱导了Mn2+。铌镁锆钛酸铅，铌锌锆钛酸铅，铌锰锆钛酸铅和锑锰锆钛酸铅几个体系已经用于压电变压器或者有望用于此。其特点有所区别。铌镁锆钛酸铅高kD，高介，较大的Qln和较好的稳定性；铌锌锆钛酸铅稳定性好，致密性高，绝缘性好，但Q。稍低(不能满足大功率压电变压器的要求)；铌锰锆钛酸铅Qm较高，K适中，时间稳定性好，但介电常数低，致密性不好；而锑锰锆钛酸铅Q。，K都高，时间稳定性和频率稳定性都较好，更适于制备压电变压器。进一步固溶化合物，可得性能更优的四元系材料，如周桃生161的实验中的四元系陶瓷，得到其性能分别为：b=o．73，Qm=3500，tg的压电变压器输出功率达到65w。对压电变压器来说，如前所述，除了要所谓“两高一低”，即有较高的机电耦合系数(K)、高的机械品质因素Q。，小的机械损耗和介质损耗外，还要求有好的温度稳定性、时间稳定性、机械强度和频率稳多。由于其大功率特性，其主成分都以PzT为主体，且在准同型相界附近。前者有利于形成较高的居里压电变压器用压电陶瓷材料常采用下列措施以获得好的介电性能和压电性能。通常通过添加掺杂离子取代A位的Pb或B位的Zr、Ti来改善相应的介电性能和压电性能。例如在文献网中的PNW—PMS—戌强((Pb095Sr嘶)[(Mn埔Sb为。(Ni垅w力，(zr。Ji甸z】03)系材料中，当x=oD6，y=o艘，z适于大功率压电变压器的制备。具有高的Qm值和适中的酶，添加sb20；后，l(p会提高。而定性好、致密度高、压电性好，Qm小的特点；而添加Mn02后，会使QlD显著提高。故文献[8】选择基础，制备出PsN—PZN—PMs-PzT五元系压电陶瓷，达到了较好的综合性能。ce02制备压电陶瓷材料。结果表明ce02的加入，减小了材料的晶胞参数，提高了材料的机械品质因素Q。和机电耦合系数嘲。而在PNW—PMN～PzT材料中掺入适量的PbO，F岛O。和Ce0。烧结出组成Pb。舛Sh∞o．3％Fe20。+o．25％ceO。(掺杂量为质量分数)的高介电常数、高品质因素和谐振频率温度稳定性好的压电变压器材料【lo】，在此条件下，压电陶瓷的谐振频率稳定性好，话为88PNN固溶体，得到成分为Pb【(Ni毋m躺)呲(Mn小m∞)咖(zrn5皓Tin髑)Ⅱ虬】03．m．5％PbO(掺杂量为质量分数)的压电材料，不但可提高材料的相对介电常数和机电系为一条线，较容易得到性能满足各种要求的材料8=0．2％。用它制成温度(>250℃)；后者有利于好的压电活性的获得。3．1掺杂改性0-58％，kp=0613，Q庐1275，d33=380pC／N，Tc=205℃，它Pb嘲B她06(Z‰2Ti0曲n925(Nmud妯咖)哪d03+0．25％@i1蠢W曲o．诬(Mnl舟Nb劫o07(Zrn511lo．49)olo。6℃～，k口=o．523，Qm=1814，《陶瓷学报》2007年第2期8=9103+0．5％PbO+15'x
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