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锆钛酸铅体系是目前应用较广的压电体系,其压电性能较其它体系优异。此体系的零膨胀特性对压电器件的研发很有指导意义。
它是由钛酸铅和锆酸铅组成的固溶体,其具有很高的介电常数,工作温度可达250摄氏度,批量定制压电陶瓷,各项机电参数随温度和时间等外界因素的变化较小。由于锆钛酸铅压电陶瓷在压电性能与温度稳定性等方面的远远优于钛酸钡压电陶瓷,因此,它是目前使用普遍的的一种压电材料。
压电晶体一般指压电单晶体,是指按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体。这种晶体结构无对称中心,因此具有压电性。如水晶(石英晶体)、鎵酸锂、锗酸锂、锗酸钛以及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。
相比较而言,压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状,但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差,因而适合于大功率换能器和宽带滤波器等应用,但对高频、高稳定应用不理想。石英等压电单晶压电性弱,压电陶瓷生产工厂,介电常数很低,受切型限制存在尺寸局限,但稳定性很高,机械品质因子高,多用来作标准频率控制的振子、高选择性(多属高频狭带通)的滤波器以及高频、高温超声换能器等。近来由于铌镁酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3单晶体(Kp ≥90%,淄博宇海压电陶瓷有限公司, d33≥900×10-3C/N, ε≥20,晋中市压电陶瓷,000)性能特异,国内外上都开始这种材料的研究,但由于其居里点太低,离使用化尚有一段距离。
为了适应各种不同的用途和要求,国内外对PZT陶瓷进行了广泛的掺杂改性研究.PZT压电陶瓷的掺杂改性主要有以下几个方面:
.1 软性掺杂 这种掺杂是指La3+、Bi3+、Nb5+、W6+等离子分别置换Pb2+或(Zr,Ti)4+等离子,在晶格中形成一定量的正离子缺位(主要是A位),由此导致晶粒内畴壁容易移动,结果使矫顽场降低,使陶瓷的极化变得容易,因而相应地提高了压电性能.但空位的存在增加了陶瓷内部的弹性波的衰减,引起机械品质因数Qm和电气品质因数Qe的降低,但其介电损耗增大,因而这类掺杂的PZT压电陶瓷通常称为“软性”PZT压电陶瓷,适于制备高灵敏度
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