SPS中壓力對PZT陶瓷準同型相界(MPB)的影響*

俎達,張宇軒,劉宇飛,吳楠楠,歐陽順利*

(1.內蒙古科技大學 材料與冶金學院,內蒙古 包頭 014010;2.內蒙古科技大學 理學院,內蒙古 包頭 014010)

壓電陶瓷是一種能實現機械能與電能之間相互轉化的功能材料.自從十九世紀八十年代發現以來,其獨特的性能便得到了科研人員的廣泛關注[1,2].近年來,壓電的陶瓷早已經成為現代社會不可或缺的一種材料門類.鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷廣泛應用于電子工業領域,具有高壓電性能,性能穩定和成本低廉等諸多優點而備受青睞[3,4].隨著5G時代的到來,電子工業和通信行業快速發展,對于壓電陶瓷的性能提出了更高的要求.目前,提高PZT陶瓷的性能的方式主要有3種:一是構筑準同型相界(MPB),此時體系內處于菱面體相和四方相共存的狀態,易于形成多重極化方向,從而使材料的壓電性能和鐵電性能到達最優[5,6];二是通過少量的稀土元素摻雜改變PZT陶瓷的晶體結構,增加疇壁的活性,來提升PZT陶瓷的壓電性能[7];三是通過改變制備工藝來提升陶瓷的性能,采用熱壓燒結,微波燒結或者放電等離子燒結等新型燒結工藝提升材料的性能[8,9].本次報道將采用放電等離子燒結的方式,并且構建準同型相界PZT壓電陶瓷,制備高性能的壓電陶瓷.

PZT壓電陶瓷可以顯示出很大的壓電性能,但是在制備的過程中一直存在PbO揮發的問題.當溫度達到900 ℃時,高溫導致PbO的揮發會嚴重影響陶瓷的化學計量比.為了避免陽離子的揮發,科研人員不斷嘗試新……