铌锰锆钛酸铅压电陶瓷烧结行为的研究

无机材料学报

铌锰锆钛酸铅压电陶瓷烧结行为的研究

李宝山; 朱志刚; 李国荣; 殷庆瑞; 丁爱丽

中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050

收稿日期:2004-06-29 修回日期:2004-09-08 出版日期:2005-07-20 网络出版日期:2005-07-20

Sintering Behavior of PMnN-PZT Ceramics

LI Bao-Shan; ZHU Zhi-Gang; LI Guo-Rong; YIN Qing-Rui; DING Ai-Li

State Key Lab of High Performance Ceramics and Superfine microstructure; Shanghai Institute of Ceramics; Chinese Academy of Sciences; Shanghai 200050; China

Received:2004-06-29 Revised:2004-09-08 Published:2005-07-20 Online:2005-07-20

摘要/Abstract

摘要： 运用XRD、SEM、TEM、XPS等实验手段,研究了烧结温度对0.05PMnN-0.95PZT (PMnN—PZT)压电陶瓷微观结构、压电性能及锰元素价态的影响.实验结果显示:随烧结温度的降低平均晶粒尺寸减小,四方度也随之减小;机电耦合系数(k_p)随烧结温度的升高而提高, 而机械品质因子(Q_m)却呈波浪状变化. XPS及TEM实验分析证明:PMnN—PZT陶瓷在烧结过程中出现明显的液相烧结和成分偏离,低温烧结诱导了Mn²⁺的出现,产生更多的氧空位,从而使低温烧结下的样品Q_m值不致降低.

关键词: 铌锰锆钛酸铅, 烧结温度, 锰价态, 氧空位

Abstract: The microstructure and the piezoelectric properties as well as the valency of Mn in
Pb[(Zr_0.52Ti_0.48)_0.95(Mn_1/3Nb_2/3)_0.05]O₃ (PMnN-PZT) ceramics sintered at different temperatures
from 1070℃ to 1280℃ were investigated by XRD, SEM, TEM, XPS. The experimental results suggest that grain sizes, tetragonality and k_p
of the ceramics increase with the increase of sintering temperature, and Q_m fluctuates with the increase of sintering temperature. The obtained results by X-ray
photoelectron spectrum and TEM suggest that there exist apparently the liquid phase of PbO and stoichiometric composition departure during the sintering.
Low temperature induces the existence of the Mn²⁺, producing more oxygen vacancies, and therefore the fluctuation of mechanical quality
factor (Q_m) with the sintering temperature occurs.

Key words: PMnN-PZT, sintering temperature, valency of Mn, oxygen vacancies

中图分类号:

TQ174

李宝山,朱志刚,李国荣,殷庆瑞,丁爱丽. 铌锰锆钛酸铅压电陶瓷烧结行为的研究[J]. 无机材料学报.

LI Bao-Shan,ZHU Zhi-Gang,LI Guo-Rong,YIN Qing-Rui,DING Ai-Li. Sintering Behavior of PMnN-PZT Ceramics[J]. Journal of Inorganic Materials.

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