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摘要
功率型压电陶瓷的应用日益广泛，如近年来迅速兴起的压电马达、压电驱动器、压电变压器、换能器等。作为大功率用压电陶瓷材料一般要求具有尽可能大的机电耦合系数（Ｋ窿Ｏ．５ａｎｄＫ３Ｉ兰ｏ．３）和压电常数（ｄ３３＿＞３５０ｐＣ／Ｎａｎｄ—ｄ３ｌ－＞１００ｐＣ／Ｎ），高的机械强度、高的机械品质因子（Ｑｎ２＞５００）、较小的介质损耗（ｔａｎＳ＜０．００５）和高功率密度。在此基础上同时也要兼顾时间和温度稳定性。
锑锰锆钛酸铅系压电陶瓷ｘＰｂ（Ｍｎｌ／３Ｓｂ２ｒｓ）０３－ｙＰｂＺｒ０３－ｚＰｂＴｉ０３（ＰＭＳ－ＰＺ—ＰＴ）的特点是机电耦合系数可在很宽的范围内调节，Ｑｍ值最高可达到５３００，介质损耗小，谐振频率的时间温度稳定性好，因此本文针对该体系，通过调节锆钛比来探究压电性能良好的材料配方。并在此基础上通过硬性镍掺杂和软性铌掺杂来优化材料的性能，并探讨了组分具有优良性能的原因。在压电器件的使用过程中，压电陶瓷的工作温度是不断变化的，压电陶瓷的各项性能也将随着温度变化，有时这种变化会使压电陶瓷器件不能工作。压电陶瓷长期工作，其机电性能（尤其是压电性能）不可避免的出现老化。因此本文研究了锆钛比和掺杂对ＰＭＳ—ＰＺ．ＰＴ三元系压电陶瓷性能和其温度稳定性的影响，并探讨了其温度稳定性的机理。同时又研究了掺杂对陶瓷材料老化性能的影响。
实验结果表明：对于ＰＭＳ—Ｐｚ—ＰＴ三元系压电陶瓷，调整ＺｆｆＴｉ比，在三方一四方准同型相界附近四方相区，当锆钛比为５０：５０（ＰＭＳ５０）时，体系性能达到：Ｋ。＝Ｏ．６３，Ｋ３ｌ－Ｏ．３６，Ｑ。＝１２１５，ｄ３３＝４０１ｐＣ／Ｎ，一ｄ３ｔ＝１２４ｐＣ／Ｎ。随锆钛比的增加，体系的相结构从四方相到四方和三方共存最后变为三方相。适量的硬性镍掺杂能显著提高体系的电性能，当ＮｉＯ掺杂量为０．２ｍｏｌ％时，体系的性能为：Ｋ。＝０．６８，Ｋ３ｌ＝Ｏ．４０，Ｑ。＝１３６０，ｄ３３＝５０６ｐＣ／Ｎ，一ｄ３１＝１７２ｐｃ／Ｎ。而Ｎｂ掺杂对材料电性能的提高不大。ＰＭＳ—ＰＺ．ＰＴ三元系陶瓷在准同型相界附近靠近四方相时，其压电性能的温度稳定性较好；而在三方相时，压电系数随温度的波动则较大。Ｎｂ“离子掺杂剂，改善了ＰＭＳ－ＰＺ－ＰＴ体系的温度稳定性能，．２０＂Ｃ～１００。Ｃ，相对室温时的最大频移从１．４３％降为０．５４％；机电耦合系数（△Ｋ３ｔ／Ｋ３］２５＂Ｃ）从。５．４１％降为一１．７２％；同时压电常数ｄ３ｌ的温度系数（△ｄ３ｌ／ｄ３ｔ２５ｔ）从１５％降到６％。镍掺杂对压电系数ｄ。Ｉ温度稳定性有较大的改善，压电常数ｄ３ｌ的温度系数下降到３．０％，但对于谐振频率和机电耦合系动名词作主语
上海大学硕士学位论文：大功率ＰＭＳ，ＰＺ．ＰＴ体系压电陶瓷机电性能的稳定性研塞
数的温度稳定性改善不大。硬性镍掺杂剂使ＰＭＳ－ＰＺ—ＰＴ三元系压电陶瓷压电性能抗老化性能改善。热处理能显著改善ＰＭＳ—ＰＺ—ＰＴ三元系压电陶瓷的压电老化特性。老化后对材料的机电
耦合系数（Ｋ及Ｋ。Ｉ）和谐振频率的温度稳定性有一定的改善。老化机理研究表明：较低温度压电常数老化较慢，老化行为遵从延伸指数定律，老化机理与材料本身的晶体缺陷（主要是氧空位）有关。较高温度下的老化行为符合时间对数直线规律，老化机理与电畴运动有关。cpa是什么证书
组分ＰＭＳ５０及在其基础上通过改性而得到了性能优良的压电陶瓷ＰＭＳ５０＋０．１ｍ０１％Ｎｂ２０５，ＰＭＳ５０＋０．２ｍ０１％ＮｉＯ。后者不仅压电性能优良，而且热稳定性良好，其综合性能优于以往文献报道的同体系压电陶瓷，可以满足了大功率压电器件的使用要求。
关键词：大功率，压电陶瓷，ＰＭＳ．ＰＺ．ＰＴ，掺杂，温度稳定性，老化
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滨才教育Ａｂｓｔｒａｃｔ
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