高锆系PZT压电陶瓷的制备及性能研究(9)
用于主动减震和降噪的压电器件[45,46]:许多机械结构往往会发生振动，由此又常常会引发噪声，对运动结构的减振降噪控制(如运行的机械、潜艇壳体、航空航天飞行器以及舱内)，具有重要的意义。特别是大型精密的航空航天的挠性结构，一般质量轻，阻尼小，一旦发生振动，其衰减过程十分缓慢；长期如此便会影响到结构运行的精度，甚至会引发结构疲劳、失稳等现象，因此对挠性结构的减振研究是十分必要的。传统的被动减振降噪方法是通过增加质量、阻尼、刚度、或者是通过结构的重新设计而改变系统的特性。压电材料自身具有的正反压电效应，使其成为挠性结构主动分布控制中检测器与执行器的理想材料。
医用微型压电陶瓷传感器[47]:美国密苏里一罗拉大学陶瓷工程系的W．Huebner教授研制出一种微型电压陶瓷传感器，它比人的头发还要细小，可以将它用来帮助医生探测病人的心脏附近，如冠状动脉，具有潜在致命危险的胆固醇的累积情况，使用时，将这种十分细小的传感器插入动脉血管并通过微细光缆输送到心脏部位，用来诊断有生命危险的胆固醇堵塞部位的位置和厚度，为在血管内采用激光外科手术将其清除铺平道路。
1．7 本文的主要研究内容
本文采用固相烧结法制备PZT95/5陶瓷，并以“相同化合价，不同原子半径，相近原子半径，不同化合价”的原则，选择了Nb2O5作为掺杂物对PZT95／5进行B位掺杂改性，研究了掺杂对材料介电性能、极化性能和低温一高温铁电相的相变温度的影响。
将得到的PZT铁电陶瓷样品经XDR等分析手段，分析陶瓷的结晶性能、晶格常数、晶相及晶粒大小形状等显微结构，探讨合适的陶瓷烧结制度。
将得到PZT陶瓷经表面打磨抛光等工序减薄到0.3-0.4mm后，清洗烘干、双面被银，600℃下30min烧银；在6000Kv/mm场强下极化0.5h;测量陶瓷的介电性能、铁电及压电性能。探讨Nb2O5掺杂量对材料的物理性能的影响。
2 实验
2．1 实验材料
Pb3O4(分析纯)、TiO2(分析纯)、ZrO2(分析纯)、Nb2O5、5%PVA、酒精。
2．2 实验仪器
实验仪器如表1所列：
表1：实验仪器
STP FA 1004电子天平
QM-3SP2星型球磨机
DZF-6020型真空干燥箱
XCSL-16-17-18Y高温重烧实验炉
WDT1差热分析实验仪
D33测量仪
WY-3000-5型高压直流稳定电源
液压压力机
WY-3000-5型高压直流稳定电源
2．3 实验过程
按照图7所示过程进行样品制备和烧银及极化准备，为后面的实验做准备。
图7：PZT样品制备流程图
（1） 成分设计
本文主要研究按照不同摩尔量掺杂对PZT性能的影响。向PZT中掺杂0.02molNb，即：Pb (Zr0.95Ti0.05)O3与Nb2O5混合。根据成分设计及电中性要求，材料成分为 Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3。为了保证PZT陶瓷烧结时能在PbO气氛保护下进行，减少PbO的挥发，向原料中附加3wt%的Pb3O4进行实验。
（2） 球磨
首先将球磨罐清洗。先加水，水面高于玛瑙上3-4cm放入球磨机内球磨5-10min，如此2次，之后分别加去离子水，酒精按照如上步骤各清洗2次，最后烘干球磨罐。将称好原料混合均匀后放于球磨罐(尼龙罐)中球磨24h。球磨介质玛瑙，球磨助剂无水乙醇(分析纯)。
（3） 烘干
将球磨罐用称量纸封口后放入干燥箱中130℃下干燥4h。
（4） 预烧
将球磨烘干好的混合粉料压制成 的坯件在XCSL-16-17-18Y高温重烧实验炉中进行预烧，这样能促使粉体接触面积增大，相互距离减小，有益于化学反应的进行。将坯件放入加盖坩埚中在高温炉中煅烧合成。煅烧温度参数：0-500℃，5℃/min；500-700℃，2℃/min,700℃下保温1h；700-850℃，2℃/min；850℃下保温2h。预烧过程化学反应过程表示如下：