研究目的
本工作的目标是在实验室规模下开发全流延成型技术,用于制备无焦绿石相的0.655PMN-0.345PT压电陶瓷。此外,还测量了所制备陶瓷的相结构、微观结构和电学性能。同时,比较了采用流延成型工艺与传统固相烧结法制备的相同组分陶瓷的性能差异。
研究成果
通过流延工艺制备了无焦绿石相的0.655Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.345PbTiO3基压电陶瓷。通过物相与微观结构分析表明,温度对陶瓷性能具有重要影响。结果显示1200℃烧结的陶瓷综合性能最佳:d33=700 pC/N,kp=0.605,εr=4770,tanδ=0.016,Pr=30.68 μC/cm2。与相同组分固相烧结法制备的陶瓷相比,压电常数d33从632 pC/N提升至700 pC/N,介电性能与铁电性能均获得一定程度改善。
研究不足
论文中未明确提及实验的技术和应用限制,以及潜在的优化领域。
本研究采用流延法制备0.655PMN-0.345PT的工艺流程如图1所示。整个实验过程可分为两个阶段:首先是前驱体MgNb2O6的合成,其次是流延法形成PMN-PT陶瓷。为避免焦绿石相生成,采用前驱体法合成了钙钛矿相粉体。选用市售PbO(99%)、Nb2O5(99%)、ZrO2(99%)和MgO(98.5%)氧化物粉末作为原料。首先对Nb2O5与MgO混合粉末进行2小时球磨混合及1050℃烧结4小时处理,随后按原料总重量配比加入PbO继续球磨8小时。经干燥压块后,将预煅烧块体手动粉碎,最后在密闭氧化铝坩埚中925℃预煅烧3小时制得MgNb2O6陶瓷粉体。第一阶段完成MgNb2O6粉体前驱体制备后,将计量比的试剂级溶剂(30%乙醇+70%丁酮)、分散剂(玉米油)、粘结剂(聚乙烯醇缩丁醛PVB)、增塑剂(邻苯二甲酸二丁酯DBP)与MgNb2O6进行200-300转/分钟湿法球磨12小时。将合成浆料注入流延机制备初始流延基片,经压片排胶后形成最终基片。为抑制高温烧结过程中PbO挥发,在加盖氧化铝坩埚内添加ZrO2粉体。烧结程序为:以100℃/小时速率从25℃升至600℃,再以相同速率升至1150-1250℃,最后以20℃/小时降温至600℃后随炉冷却至室温。按上述流程成功制备出0.655PMN-0.345PT陶瓷。为测试样品性能,在基片两面进行了电极制备和极化处理。
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