镧掺杂PMN-PT陶瓷在准同型相界处的相组成调控

作者：包国翠; 李坤^*; 杨光; 崔佳宁; 施东良; 林国豪; 方必军

来源：硅酸盐通报, 2022, 41(10): 3647-3657.

DOI：10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2022.10.016

• PLMN-PT陶瓷
• 压电陶瓷
• 镧掺杂
• 准同型相界
• 压电性能
• 介电性能
• 铁电性能

采用两步预烧工艺制备Pb0.962 5La0.025(Mg1/3Nb2/3)1-zTizO3(z=0.28、0.29、0.30、0.31)陶瓷，其准同型相界(MPB)的化学组成位于PbTiO3含量为0.29 mol和0.30 mol附近。选取准同型相界两侧的化学组成，制备四方晶相Pb(Mg1/3Nb2/3)0.66Ti0.34O3和三方晶相Pb1-1.5xLax(Mg1/3Nb2/3)1-yTiyO3(x=0.083 3～0.041 7,y=0.206 7～0.273 3)陶瓷粉体。将两种晶相粉体按照设计比例(三方晶相摩尔分数w=0.3、0.4、0.5、0.6)混合，干压成型，烧结成化学组成相同、晶相占比不同的Pb0.962 5La0.025(Mg1/3Nb2/3)0.70Ti0.30O3陶瓷。研究了晶相组成对陶瓷压电性能、介电性能、铁电性能的影响。结果表明，高温烧结后，陶瓷中的三方晶相和四方晶相占比与配料比基本一致。当w=0.5时，1 250℃烧结陶瓷中三方晶相与四方晶相含量占比分别为0.47、0.53,晶粒平均尺寸为(5.24±0.23)μm,相对密度为96.76%。陶瓷的压电应变常数d33、径向机电转换系数kp、厚度机电转换系数kt、相对介电常数εr、剩余极化强度Pr和场致应变系数S(1 Hz、3.5 kV/mm)分别为1 014 pC/N、0.67、0.64、10 955、24μC/cm2和0.21%。该方法可人为调控化学组成位于准同型相界的陶瓷的晶相占比。

• 单位
  常州大学