电阻率梯度PZT/ZnO压电复合陶瓷的结构与电性能

无机材料学报

电阻率梯度PZT/ZnO压电复合陶瓷的结构与电性能

金灯仁¹; 孟中岩²

1. 上海交通大学复合材料研究所, 上海 200030; 2. 上海大学材料科学与工程学院上海 201800

收稿日期:2002-12-09 修回日期:2003-02-14 出版日期:2004-01-20 网络出版日期:2004-01-20

Structural and Electrical Properties of PZT/ZnO Piezoelectric Ceramic Composites with Resistivity Gradient

JIN Deng-Ren¹; MENG Zhong-Yan²

1. Institute of Composite Materials; Shanghai Jiaotong University; Shanghai 200030; China; 2. School of Materials Science and Engineering; Shanghai University; Shanghai 201800; China

Received:2002-12-09 Revised:2003-02-14 Published:2004-01-20 Online:2004-01-20

摘要/Abstract

摘要： 研制了具有电阻率和压电系数梯度的PZT/ZnO压电陶瓷,其本身也是一类独石型梯度功能压电陶瓷驱动器(FGMPA),并且它所需的驱动电场比La-PZT/Fe-PZT FGMPA低.分别用电子探针(EPMA)、X衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)查证了其组分、相结构和显微结构的梯度分布.结果表明,显微结构及电性能的梯度分布,主要是由Zn2+的扩散及其在PZT晶界富集造成的,它也是使PZT层中与界面相邻的部分区域电阻率下降的原因.XRD证实了在PZT层中ZnO第二相的存在.

关键词: PZT/ZnO复合陶瓷, 梯度功能材料（FGM）, 电阻率梯度, 独石梯度压电驱动器

Abstract: La-PZT/Al-ZnO piezoelectric ceramics with gradients of resistivity and piezoelectric modulus
were fabricated by using a powder metallurgical process. They are a kind of monolithic Piezoelectric Actuator with Functional Gradients (FGMPA),
which can effectively reduce or smooth its interfacial stress concentration and requires much lower driving field than that of La-PZT/Fe-PZT FGMPA.
The distributions of composition, phase and microstructure were examined respectively by using electron probe microanalysis (EPMA), X-ray Diffraction
(XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Results show that the gradient distributions of structural and electrical properties are mainly caused by
the diffusion and aggregation of Zn ions in the PZT layer. It is also the main cause of reducing the resistivity in partial gradient PZT region
adjacent to ZnO layer. The existence of ZnO in the PZT region as a second phase was detected by XRD.

Key words: PZT/ZnO composite ceramics, functionally gradient materials （FGMs）, resistivity gradient, monolithic piezoelectric actuators with functional gradients

中图分类号:

TM282

金灯仁,孟中岩. 电阻率梯度PZT/ZnO压电复合陶瓷的结构与电性能[J]. 无机材料学报.

JIN Deng-Ren,MENG Zhong-Yan. Structural and Electrical Properties of PZT/ZnO Piezoelectric Ceramic Composites with Resistivity Gradient[J]. Journal of Inorganic Materials.

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