锆钛酸铅基陶瓷的放电等离子烧结

【摘要】放电等离子烧结(SPS)由于其独特的烧结机理,便于调控材料的微结构,近年来被广泛应用于材料的研究。本论文选取比较有代表性的改性锆钛酸铅陶瓷中的(Pbo.87-0.07xBao.10+0.07x)Lao.o2(Zr0.7Sn0.15Ti0.15)03(x=0,0.65,1)(PBLZST)陶瓷和0.9PbZrO3-xPbTiO3-(0.1-x)Pb(Zn1/3Nb2/5)O3(x=0,0.025,0.05)(PZ-PT-PZN)陶瓷作为研究对象,系统研究了SPS对PBLZST和PZ-PT-PZN陶瓷结构和性能的影响。并且与标准固相法(CS)制备的陶瓷进行了对比,同时研究了热处理对SPS制备的陶瓷结构与性能的影响,得出以下主要结论：相比于CS制备的PBLZST陶瓷,SPS制备的PBLZST陶瓷具有较小的晶粒尺寸,较高的致密度,只形成立方相。SPS制备的PBLZST陶瓷观察不到畴结构,而CS制备的陶瓷可以观察到畴结构,并且组分x=0.65的陶瓷样品存在四方相。SPS制备的PBLZST陶瓷具有较低的介电常数,较宽的介电峰,稍高的居里温度,较小的饱和极化强度和剩余极化强度。晶粒尺寸效应抑制了SPS制备的PBLZST陶瓷在居里温度附近由铁电相向反铁电相再向顺电相转变的相变过程。研究发现,热处理温度是影响SPS制备陶瓷结构和性能的重要因素。SPS制备的陶瓷经过与CS烧结温度相近的温度热处理后；其结构和性能与CS制备的陶瓷基本一致。1073K热处理后的PBLZST陶瓷是立方相结构,而1473K热处理后的是立方相和六方相共存。SPS制备的PBLZST多相陶瓷出现了介电峰的叠加。用SPS可以制备出高致密度的PZ-PT-PZN陶瓷及多组分PZ-PT-PZN陶瓷。x=0的0.9PbZrO3-xPbTiO3-(0.1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷其结构为正交晶系,并且其晶粒尺寸小于其它组分的陶瓷；含Ti组分的PZ-PT-PZN陶瓷其结构为六方晶系。随着Ti含量的增加,PZ-PT-PZN陶瓷的居里温度和介电常数峰值也相应增大；Ti的加入极大地增大了PZ-PT-PZN陶瓷的饱和极化强度和剩余极化强度。
【作者】卓奕涵；
【导师】吴勇军；
【作者基本信息】浙江大学，材料学，2014，硕士
【关键词】放电等离子烧结；晶粒尺寸；介电；铁电；热处理温度；

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