【摘要】：本文首先通過固相反應(yīng)法制備了(1-x)BiFe03-xBi0.5K0.5Ti03(簡稱為(1-x)B FO-xBKT)與 Pb0.92Sr0.06Ba0.02(Mg1/3Nb2/3)0.25Ti0.40Zr0.35O3(簡稱為 PMN-PZT)陶瓷并研究了它們的微結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能。通過在PMN-PZT原料中加入一定量的Cu O顯著降低了陶瓷的燒結(jié)溫度,在900 ℃C制備了具有PMN-PZT/Ag多層結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器,并與粘接法制備的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行對(duì)比,分析各自的特點(diǎn)。首先,采用固相反應(yīng)法制備(1-x)BFO-xBKT陶瓷,并探索Bi0.5K0.5Ti03含量對(duì)(1-x)BFO-xBKT陶瓷的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。當(dāng)Bi0.5K0.5Ti03含量為x=0.4時(shí),陶瓷形成準(zhǔn)同型相界。此時(shí),陶瓷的壓電常數(shù)d33高達(dá)61 pC/N,遠(yuǎn)高于BiFe03陶瓷,居里溫度為458 ℃C。這表明0.6BFO-0.4BKT陶瓷在制備高溫環(huán)境下使用的多層壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器上具有較大的潛力。其次,采用固相反應(yīng)法制備PMN-PZT陶瓷,并探索燒結(jié)溫度對(duì)PMN-PZT陶瓷的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。在1250℃C的燒結(jié)溫度下陶瓷具有更好的電學(xué)性能,壓電常數(shù)d33高達(dá)690 pC/N,居里溫度為200 ℃C。由于PMN-PZT陶瓷的燒結(jié)溫度過高,本文在PMN-PZT陶瓷基礎(chǔ)上,添加了 CuO燒結(jié)助劑做進(jìn)一步的低溫?zé)Y(jié)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CuO的添加降低了陶瓷的燒結(jié)溫度。在添加0.7wt%CuO之后,陶瓷的最優(yōu)燒結(jié)溫度從1250 ℃C降低至900 ℃C,并且具有630 pC/N的壓電常數(shù),以及在40kV/cm的電場下實(shí)現(xiàn)0.28%的較大應(yīng)變。這些性質(zhì)使其在制備大位移多層壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器上具有較大的潛力。最后,采用PMN-PZT:0.7wt%CuO組分進(jìn)行低溫共燒制備多層壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器。同時(shí)與采用陶瓷片粘接法制備的多層壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,低溫共燒制備的多層壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器,壓電陶瓷單元與銀層之間結(jié)合情況良好,沒有較大缺陷。壓電陶瓷單元厚度均勻,每個(gè)單元約為70 μm。內(nèi)電極層厚度均勻�？v向長度1.98 mm,橫截面積7.27×10.05 mm的壓電驅(qū)動(dòng)器在150 V的電壓下位移為2.24 μm,約為驅(qū)動(dòng)器長度的0.110%,推力為2.7 kN。粘接法制備的長20.01 mm,橫截面積7.57×6.22 mm的多層壓電驅(qū)動(dòng)器在150 V的電壓下位移為17.9 μm,約為驅(qū)動(dòng)器長度的0.089%,推力為3 kN�？傊�,本文對(duì)于(1-x)BFO-xBKT陶瓷的研究使得制備高溫環(huán)境下使用的驅(qū)動(dòng)器成為可能。同時(shí)對(duì)于PMN-PZT陶瓷的研究使得PMN-PZT多層壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器有望占領(lǐng)市場。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM282;TH703

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本文編號(hào)：2558624