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低温烧结PZT-PFW-PMN系压电陶瓷电性能的研究

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低温烧结PZT-PFW-PMN系压电陶瓷电性能的研究

作者：晁小练陕西师范大学

学位级别：硕士

本文根据大功率多层压电陶瓷变压器对压电陶瓷材料的使用要求，即在较低的烧结温度下具有高的机械品质因数Q、高的机电耦合系数K、高的压电常数d和低的介质损耗tanδ，从烧结工艺、添加助烧剂和掺杂技术等几个方面对四元系Pb(FeW)O-Pb(M... 详细信息

本文根据大功率多层压电陶瓷变压器对压电陶瓷材料的使用要求，即在较低的烧结温度下具有高的机械品质因数Q、高的机电耦合系数K、高的压电常数d和低的介质损耗tanδ，从烧结工艺、添加助烧剂和掺杂技术等几个方面对四元系Pb(FeW)O-Pb(MnNb)O-PbZrO-PbTiO(缩写PFW-PMN-PZT)陶瓷进行了研究，以期满足大功率多层压电变压器的使用。主要内容如下：采用传统固相法制备了PZT-PFW-PMN压电陶瓷。详细地研究了助烧剂LiCO、LiSbO、CuO-PbO、YMnO和BiFeO含量变化对陶瓷烧结温度、微观结构及电性能的影响。实验结果表明：当LiCO的掺杂量为0.30wt.％时，陶瓷的烧结温度虽然降到了1020℃，但是压电性能却大幅度恶化，其值分别为：d=413pC／N，K=0.55，Q=882，tanδ=0.0062和T=295℃;同样，当LiSbO的含量为0.10wt.％时，相比LiCO的掺杂，虽使烧结温度降低到930℃，但同时压电性能的恶化更为明显，尤其是Q更低，其值为698。而CuO-PbO虽能保持较好的电性能，其性能分别为：d=331pC／N，K=056，Q=1724，tanδ=0.0055和ε=1975，但其烧结温度为1120℃，有一点偏高;而YMnO和BiFeO的加入使陶瓷的烧结温度从1200℃降到了1020℃，降了180℃之多，使得陶瓷材料具有比较优良的压电性能。当YMnO含量为0.30wt.％时，能有效的促进固溶体的形成，且陶瓷样品具有比较优良的压电性能，其性能为：d=341pC／N，K=0.57，Q=1393，tanδ=0.0053和T=304℃。另外，当BiFeO的含量为0.20wt.％时，陶瓷晶粒分布趋于均匀，气孔减少，致密性提高，陶瓷获得较好的显微结构，样品的综合性能要比0.30wt.％YMnO添加的PFW-PMN-PZT系压电陶瓷性能较优，其性能为：d=309pC／N，K=0.59，Q=1551，ε=1723，tanδ=0.0056和T=308℃。为了进一步降低陶瓷的烧结温度，使其与低含量钯内电极浆料相匹配，降低生产成本，同时能够保持陶瓷良好的压电性能，以满足多层压电陶瓷变压器的工程应用。我们以ZnO为掺杂剂，详细地研究了ZnO含量对四元系PZT-PFW-PMN-0.20wt.％BiFeO压电陶瓷烧结温度、相结构、显微组织的影响和压电性能的改善。实验结果表明：随着ZnO含量的增加，体系的相结构从四方相转变为菱方相，陶瓷晶粒逐渐长大，陶瓷的d、K和Q均呈先增加后降低，tanδ呈先下降，随后略有增加。当ZnO的含量为0.10wt.％时，陶瓷体系的烧结温度从1020℃降到950℃，陶瓷致密，同时具有优良的综合性能，分别是：d=313pC／N，K=0.56，Q=1387，ε=1384，tanδ=0.0053和T=295℃。因此，PZT-PFW-PMN-0.20wt.％BiFeO-0.10wt.％ZnO四元体系有望成为大功率多层压电陶瓷变压器用的候选材料。

关键词： PZT基压电陶瓷低温烧结掺杂剂电性能

半化学法制备（Bi2-xNdx）（Zn1/3Nb2/3）2O7微波介电陶瓷与介电性能的研究

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功能材料 2007年第A2期38卷 838-841页

作者：康超杨祖培晁小练柯义虎陕西师范大学化学与材料科学学院陕西西安710062

采用半化学法制备微波介电陶瓷（Bi2-xNdx）（Zn1/3Nb2/3）2O7（0≤x≤0.6），系统地研究了陶瓷的相结构及低频介电性能。结果表明：当Nd^3＋取代量较少伍≤0．25）时，样品的相结构仍然保持单斜焦绿石单相，随着Nd^3＋取代量的进一步... 详细信息

采用半化学法制备微波介电陶瓷（Bi2-xNdx）（Zn1/3Nb2/3）2O7（0≤x≤0.6），系统地研究了陶瓷的相结构及低频介电性能。结果表明：当Nd^3＋取代量较少伍≤0．25）时，样品的相结构仍然保持单斜焦绿石单相，随着Nd^3＋取代量的进一步增加，样品中出现立方焦绿石相，样品结构呈现单斜相与立方相的共存。同时，样品的介电性能随Nd^3＋取代量的变化为：介电常数先增大后减小，而介电损耗先减小后增大，在X=0.25处取得最佳电性能，分另1是εr=83，tanδ=0．0029（100kHz）。

关键词：半化学法微波介电陶瓷铋基陶瓷焦绿石介电性能

锂和锰掺杂PMN-PMN-PZT陶瓷电性能的研究

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2012年第3期40卷 58-61页

作者：刘少恒晁小练皇晓辉杨祖培陕西师范大学材料科学与工程学院陕西西安710062

采用传统陶瓷工艺制备了不同Li2CO3和MnO2掺杂的PMN-PMN-PZT四元系压电陶瓷.用XRD技术分析了陶瓷的相结构,研究了不同Li2CO3和MnO2添加量对陶瓷的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tanδ的影响.结果表明,在840... 详细信息

采用传统陶瓷工艺制备了不同Li2CO3和MnO2掺杂的PMN-PMN-PZT四元系压电陶瓷.用XRD技术分析了陶瓷的相结构,研究了不同Li2CO3和MnO2添加量对陶瓷的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tanδ的影响.结果表明,在840℃预烧、1 000℃烧结下,当Li2CO3质量分数为0.1%、MnO2质量分数为0.2%时,陶瓷具有优良的电性能.其主要性能参数为:Kp=0.58,Qm=1 702,d33=268pC/N,r=1.91Ω,tanδ=0.005 2,该材料可作为大功率压电变压器的候选材料.

关键词： PMN-PMN-PZT压电陶瓷相结构压电性能介电性能

CNT/PZT/RTV复合材料的相结构及阻尼吸声性能

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材料科学与工程学报 2014年第2期32卷 200-205页

作者：王娟娟冯拉俊晁小练刘政赵康西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048 陕西师范大学材料科学与工程学院陕西西安710062

利用球磨-三辊研磨相结合的工艺,以碳纳米管(CNT)为导电相,RTV(Room Temperature Vulcanized Silicone Rubbers)掺杂的钛酸铅(PZT)陶瓷为复合基体,制备了具有阻尼吸声功能的CNT/PZT/RTV复合材料。测试了二次高压极化前后体系的压电性能,... 详细信息

利用球磨-三辊研磨相结合的工艺,以碳纳米管(CNT)为导电相,RTV(Room Temperature Vulcanized Silicone Rubbers)掺杂的钛酸铅(PZT)陶瓷为复合基体,制备了具有阻尼吸声功能的CNT/PZT/RTV复合材料。测试了二次高压极化前后体系的压电性能,用SEM、IR、XRD、DMA等技术考察了CNT含量对基体微观结构、化学结构、结晶状态、损耗、储能、阻尼等性能的影响规律,用驻波管法测试了400-1600Hz频率范围内复合材料的吸声性能。研究发现,CNT对PZT/RTV基体系在压电性能上有诱导极化的作用,能够增强极化效果,可以极大提高复合基体的损耗和储能模量,而并不影响基体系的化学结构,对复合材料微观结构影响不大。但是,CNT的添加可引起PZT晶格常数的增大,晶相的择优生长趋势增加。文中讨论了以上规律的机理,并报道了4wt.%CNT/PZT/RTV复合体系具有较优的综合性能,其损耗模量、储能模量、阻尼系数和吸声系数分别可达400MPa、4100MPa、0.23和0.6。

关键词：碳纳米管锆钛酸铅相结构阻尼吸声

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辐射固化技术研究进展

材料保护 2005年第1期38卷 44-47页

作者：王娟娟马晓燕晁小练西北工业大学化学工程系陕西西安710072 陕西师范大学化学与材料科学学院陕西西安710062

辐射固化技术以其高效、节能、无污染、物理性能优良等优点而被誉为绿色技术 ,近年来在世界上取得了高速发展。综述了近几年来辐射固化技术的研究进展 ,包括稀释单体和预聚体、水基UV/EB固化、阳离子光固化、辐射固化粉末涂料、复合固... 详细信息

辐射固化技术以其高效、节能、无污染、物理性能优良等优点而被誉为绿色技术 ,近年来在世界上取得了高速发展。综述了近几年来辐射固化技术的研究进展 ,包括稀释单体和预聚体、水基UV/EB固化、阳离子光固化、辐射固化粉末涂料、复合固化体系、UV固化纳米涂料、光引发剂、计算机直接制版等 ,考察了中国辐射固化市场的现状。

关键词：辐射固化光固化 UV/EB固化紫外光

Ti含量对CaCu_3Ti_xO_(12)陶瓷介电性能的影响

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功能材料 2010年第5期41卷 804-807页

作者：熊利蓉晁小练井启红杨祖培陕西师范大学化学与材料科学学院陕西省大分子科学重点实验室陕西西安710062

采用传统固相法成功地制备了Ca-Cu3TixO12(x=3.85、3.90、3.95、4.00、4.05)巨介电陶瓷,系统探讨了Ti含量对CaCu3TixO12陶瓷相结构、显微结构和介电性能的影响。通过XRD分析表明,当x<4.00时,CaCu3TixO12出现了第二相(Cu2O);当x≥4.00时,获得了纯相。利用SEM和EDX分析,结果表明,当x<4.00时,陶瓷晶界区域存在大量的富铜相(Cu2O)。阻抗谱分析发现,随着Ti含量的增加,陶瓷的晶粒电阻Rg和晶界电阻Rgb先减小后增加的趋势,当x=4.00时,Rg和Rgb最小。室温介电频谱发现,在40～105Hz频率范围内陶瓷(x=4.00)的介电常数都在5.50×104以上,在1kHz下的介电性能为:εr=6.15×104,tanδ=0.044。

关键词： CaCu3TixO12 相结构微观结构电学性能

YMnO_3掺杂四元系PZT-PFW-PMN压电陶瓷电性能的研究

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2007年第3期35卷 61-64页

作者：王林芳晁小练杨祖培陕西师范大学化学与材料科学学院陕西西安710062

用传统固相法制备了PbZrO3-PbTiO3-Pb(Fe2/3W1/3)O3-Pb(Mn1/3Nb2/3)O3(简称PZT-PFW-PMN)四元系压电陶瓷,通过预先合成的方法制备了YMnO3,并研究了不同含量的YMnO3对PZT-PFW-PMN陶瓷的烧结温度、压电性能、介电性能的影响,对其阻抗频谱... 详细信息

用传统固相法制备了PbZrO3-PbTiO3-Pb(Fe2/3W1/3)O3-Pb(Mn1/3Nb2/3)O3(简称PZT-PFW-PMN)四元系压电陶瓷,通过预先合成的方法制备了YMnO3,并研究了不同含量的YMnO3对PZT-PFW-PMN陶瓷的烧结温度、压电性能、介电性能的影响,对其阻抗频谱图进行了分析.结果表明,当YMnO3的含量为0.30%时,不仅使四元系PZT-PFW-PMN的烧结温度从1 200℃降至1 020℃,而且使其具有高的压电综合性能;其电性能参数如下:d33=341 pC/N,Kp=0.574,Qm=139 3,tanδ=0.005 3,Tc=304℃,ρ=5.23×1 010Ωm,该材料可用作大功率多层压电陶瓷器件的候选材料.

关键词：大功率压电陶瓷 PZT-PFW-PMN 相结构压电性能低温烧结

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压电陶瓷材料的开发及其器件化研究

压电陶瓷材料的开发及其器件化研究

第八届中国功能材料及其应用学术会议

作者：晁小练陕西师范大学

从研发新型压电陶瓷材料及其应用的角度出发,开展了新型KNN基和SNN基等无铅压电体系研究,采用模板晶粒生长法(TGG)技术,成功地制备了具有高取向、高性能的织构铌酸盐陶瓷材料,进行了高性能、高取向压电陶瓷织构机理研究,提出了晶粒模板...

从研发新型压电陶瓷材料及其应用的角度出发,开展了新型KNN基和SNN基等无铅压电体系研究,采用模板晶粒生长法(TGG)技术,成功地制备了具有高取向、高性能的织构铌酸盐陶瓷材料,进行了高性能、高取向压电陶瓷织构机理研究,提出了晶粒模板的生长和局部化学微晶取代的反应机理:利用开发的高性能KNN基材料,成功研制了无铅压电蜂鸣器:通过低温烧结技术和掺杂技术,开

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来源： cnki会议评论

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压电陶瓷的低温烧结及器件研制

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