近年來(lái),地質(zhì)勘探、航空航天和汽車(chē)等眾多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的迅速發(fā)展,對(duì)壓電器件的使用溫度要求越來(lái)越高,這些極端環(huán)境下所使用的壓電換能器件迫切需要居里溫度(Tc)遠(yuǎn)高于400℃的壓電陶瓷材料。本論文首先在常見(jiàn)的高溫壓電陶瓷體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行探索,提出了兩種新的高居里溫度壓電陶瓷PbTiNb2O8口PbZrNb2O8;其次研究了LiYW2O8摻雜改性PbTiO3壓電陶瓷,并探索了O1、O2離子的價(jià)鍵與居里溫度Tc的關(guān)系,討論了四方度對(duì)介電性能和壓電性能的影響；最后研究了雙鈣鈦礦改性PbTiO3壓電陶瓷,獲得了高居里溫度壓電陶瓷,分析了它們的相變、壓電性能、高溫退極化性能。通過(guò)傳統(tǒng)固相反應(yīng)制備了PbTiNb2O8 和 PbZrNb2O8陶瓷,兩者分別在11200C和970℃的條件下燒結(jié)時(shí),可獲得最高的居里溫度Tc,分別為700.1℃和559.6℃。PbTiNb2O8 和 PbZrNb2O8陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)空間群分別為Amm2和C222。研究表明PbTiNb2O8 和 PbZrNb2O8陶瓷的退極化溫度分別在560℃和480℃左右。PbTiNb2O8 和 PbZrNb2O8陶瓷的主要電性能分別為：d33=16pC/N,kp=0.11,Qm=102和d33=20 pC/N,kp=0.16,Qm=42。且PbTiNb2O8和PbZrNb2O8陶瓷具有較低的介電損耗～10-4。用兩步固相反應(yīng)法制備了PbTiO3-xwt%LiYW2O8(x=0.05、0.15、0.25、0.35)壓電陶瓷。通過(guò)研究氧離子的鍵價(jià)來(lái)探索高居里溫度的結(jié)構(gòu)根源,研究結(jié)果表明陶瓷氧離子的鍵價(jià)越高居里溫度越高；陶瓷的四方度越高,d33和ε越高,而Np值越小。PbTiO3-0.15wt%LiYW2O8陶瓷具有最高的居里溫度(508℃)。通過(guò)兩步固相反應(yīng)法制備了雙鈣鈦礦改性PbTiO3壓電陶瓷(PT-BFM、 PT-BNM、PT-YNM和PT-SNM)。雙鈣鈦礦的摻入不同程度地改變了PbTiO3的晶體結(jié)構(gòu)。隨著摻雜物與PbTiO3之間離子半徑差的增加,改性PbTiO3晶體結(jié)構(gòu)從四方結(jié)構(gòu)(P4mm)轉(zhuǎn)變?yōu)檎唤Y(jié)構(gòu)(Pmm2),并且結(jié)構(gòu)變得更加有序。研究表明在居里點(diǎn)以下介電損耗曲線的最高點(diǎn)與退極化相關(guān),極小值點(diǎn)與相變相關(guān)。所有的改性PbTiO3陶瓷表現(xiàn)出較高的退極化溫度,四種陶瓷的退極化溫度分別為470℃、 480℃、495℃和505℃。
【學(xué)位單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TQ174.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究高溫壓電陶瓷的重要意義
    1.2 高溫壓電陶瓷的研究和進(jìn)展
        1.2.1 鎢青銅結(jié)構(gòu)高溫壓電陶瓷材料
        1.2.2 鉍層狀結(jié)構(gòu)高溫壓電陶瓷材料
        1.2.3 堿金屬系列高溫壓電陶瓷材料
        1.2.4 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)高溫壓電陶瓷材料
    1.3 課題的研究目的與內(nèi)容
第二章 高溫壓電陶瓷的體系設(shè)計(jì)、制備工藝及性能表征
    2.1 研究體系的選擇
    2.2 原材料及制備工藝
        2.2.1 原材料
        2.2.2 制備工藝
    2.3 性能表征
        2.3.1 X射線衍射相結(jié)構(gòu)分析
        2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）
        2.3.3 壓電陶瓷的介電性能測(cè)量
        2.3.4 壓電常數(shù)的測(cè)量
        2.3.5 機(jī)電耦合系數(shù)及機(jī)械品質(zhì)因數(shù)的測(cè)量
        2.3.6 居里溫度的測(cè)量
2O₈高居里溫度壓電陶瓷結(jié)構(gòu)與性能探索'>第三章 Pb（Ti,Zr）Nb₂O₈高居里溫度壓電陶瓷結(jié)構(gòu)與性能探索
    3.1 引言
2O₈和PbZrNb₂O₈高居里溫度壓電陶瓷的制備及性能研究'>    3.2 PbTiNb₂O₈和PbZrNb₂O₈高居里溫度壓電陶瓷的制備及性能研究
        3.2.1 陶瓷樣品制備
        3.2.2 晶體結(jié)構(gòu)特性分析
        3.2.3 介電、壓電性能及溫度特性分析
    3.3 本章小結(jié)
2O₈改性PbTiO₃高居里溫度壓電陶瓷結(jié)構(gòu)與性能探索'>第四章 LiYW₂O₈改性PbTiO₃高居里溫度壓電陶瓷結(jié)構(gòu)與性能探索
    4.1 引言
2O₈改性PbTiO₃高居里溫度壓電陶瓷的制備及性能研究'>    4.2 LiYW₂O₈改性PbTiO₃高居里溫度壓電陶瓷的制備及性能研究
        4.2.1 陶瓷樣品制備
        4.2.2 晶體結(jié)構(gòu)特性分析
        4.2.3 介電、壓電性能及溫度特性分析
    4.3 本章小結(jié)
3壓電陶瓷的相變與高溫退極化研究'>第五章 雙鈣鈦礦改性低溫?zé)Y(jié)PbTiO₃壓電陶瓷的相變與高溫退極化研究
    5.1 引言
3壓電陶瓷的制備及性能研究'>    5.2 雙鈣鈦礦改性低溫?zé)Y(jié)PbTiO₃壓電陶瓷的制備及性能研究
        5.2.1 陶瓷樣品制備
        5.2.2 晶體結(jié)構(gòu)特性和顯微結(jié)構(gòu)分析
        5.2.3 介電、壓電性能及溫度特性分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況
致謝

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本文編號(hào)：2832724