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摘要反铁电材料能有效的提高能源利用率，对可再生能源的使用具有重要意义。高锆系PZT陶瓷(PZT95／5)作为一种重要的反铁电材料，因其优异的介电性能和极化性能被广泛应用，在国内外具有重要的研究意义。30715
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本课题以Pb3O4、TiO2、ZrO2为主要原料制备PZT(95／5)，用0.02mol的Nb掺杂后在1350℃、1300℃和1280℃下进行烧结，测出3个样品的d33值。用0.05mol的Nb进行掺杂改性，与掺杂量为0.02molNb的样品的d33值进行对比。最后对三个样品进行CF测试分析，得出3个样品的介电损耗因数。
研究发现掺杂后的样品随着烧结温度升高，压电常数增大，当烧结温度过高，压电常数反而下降。随着掺杂量的增加，烧结温度降低，压电常数增大。另外，随着烧结温度的提高，介电损耗因数也随之增大。
关键词 反铁电材料 PZT(95／5) 掺杂
毕业论文设计说明书外文摘要
Title the properties research of PZT piezoelectric ceramic
Abstract
Antiferroelectric materials can effectively improve energy utilization, and have important significance for the use of renewable energy. High zirconium PZT ceramics (PZT95 / 5), as an important ferroelectric material, has been widely used for its excellent dielectric properties and polarization properties, and has important significance in China and abroad.
PZT (95 / 5) was prepared by TiO2, ZrO2 and Pb3O4 as main raw materials, and the doping was sintered at different temperatures, and the piezoelectric constant and dielectric loss factor were measured.
It is found that the piezoelectric constant increases with the sintering temperature and the piezoelectric constant decreases when the sintering temperature increases. The sintering temperature decreases and the piezoelectric constant increases with the increase of the amount of the doping. In addition, the dielectric loss factor increases with the increase of the sintering temperature.
Keywords Antiferroelectric material；PZT(95／5)；Doping
目 次
1 引言 1
1.1反铁电材料 1
1.1.1反铁电材料的简介1
1.1.2 反铁电材料的结构特性2
1.1.3 反铁电材料的展望5
1.2. PZT陶瓷 5
1.2.1陶瓷的介电性能6
1.2.2陶瓷的介电损耗6
1.2.3陶瓷的频率常数6
1.2.4陶瓷的机械品质因数6
1.2.5 PZT陶瓷的研究现状6
1.2.6 PZT陶瓷的发展趋势8
1.2.7 PZT陶瓷的制备8
1.2.8 PZT陶瓷的应用10
1.3项目研究内容10
2.实验内容11
2.1 实验仪器11
2.2实验原材料11
2.3实验设计11
2.4实验步骤12
2.4.1成分计算及选择12
2.4.2洗涤器皿12
2.4.3球磨罐烘干12
2.4.4 压制坯件12
2.4.5 预烧12
2.4.6造粒12
2.4.7压片13
2.4.8排塑13
2.4.9烧结13
2.4.10极化13
2.4.11整理收集13
3实验分析13
3.1 XRD分析13
3.2 d33分析15
3.3 CF分析16
结论21
致谢22
参考文献23
1 引言
反铁电体于1951 年，由美国科学家 Kittle C 根据宏观唯象理论提出，并预言了其基本特征［1］。在目前已经发现的约 40 多种反铁电材料中，钙钛矿结构的PZT基化合物是最具有应用价值的一类反铁电材料，也是当今国内外研究的热点。PZT是PbZrO3和PbTiO3的固溶体，具有钙钛矿型结构。钛酸铅为铁电体，锆酸铅是反铁电体。PZT具有优良的压电和介电性能,PZT以及掺杂的PZT系列铁电陶瓷成为国内外研究的重点。反铁电材料在发生场致反铁电一铁电相变过程中伴随着巨大应变和能量的储存和释放，是提高能源利用率的有效手段。根据PZT的应用价值，本项目以Pb3O4、TiO2、ZrO2为主要原料制备PZT(95／5)，并以以PZT陶瓷(PZT95／5)为研究对象，选择了Nb2O5作为掺杂物对PZT95／5进行B位掺杂改性，利用XRD图、d33值和CF曲线图，研究了烧结温度和Nb掺杂量对材料晶体内部结构，压电常数以及介电损耗因数的影响。 研究发现掺杂后的样品随着烧结温度升高，压电常数增大，当烧结温度过高，压电常数反而下降。随着掺杂量的增加，烧结温度降低，压电常数增大。另外，随着烧结温度的提高，介电损耗因数也随之增大。