陈延东

【摘 要】研究了PNN-PZT压电陶瓷的制备情况与性能表征。PNN-PZT陶瓷的铁电性与压电性得到证实。使用TF Analyzer 2000测量极化强度与电场之间的关系，结果表明PNN-PZT材料有典型的铁电性。采用传统的固相合成工艺，组分中多加 1%PbO，可防止焦绿石相产生。它能使得压电陶瓷的压电常数d33 达到425pC/N，机械品质因数Qm到115，介质损耗也很小。研究了合成温度、烧结温度和极化等制备工艺对材料结构和性能的影响。

【关键词】压电陶瓷；焦绿石相；PNN-PZT；d33

The Performance Analysis of PNN-PZT piezoelectric material

CHEN Yan-dong

（China Helicopter Research and Development Institute，Tianjin 300300，China）

【Abstract】A study on the fabrication and performance analysis of PNN-PZT piezoelectric ceramic is introduced.The ferroelectricity and piezoelectricity of PNN-PZT was confirmed.The polarization versus electric field relationship was measured by TF Analyzer 2000 and the result exhibits the typical ferroelectricity of the PNN-PZT material.Using the traditional solid-state reaction method，1% PbO excess was in order to prevent the formation of pyrochlore phase during sintering.The piezoelectric constant d33 is up to 425 pC/N，and the mechanical quality factor Qm is 115，The dielectric loss is small.The effects of sintering temperature and polarization on the microstructures and properties of the piezoelectric ceramic were investigated.

【Key words】Piezoelectric ceramic；Pyrochlore phase；PNN-PZT；d33

0 引言

智能材料在航空工业中应用的越来越广泛，它在飞机蒙皮裂纹监测和结构损伤修复上有很好的应用前景。智能材料结构可以用作传感器与驱动元件，通过收集结构的信息（如裂纹、损伤等），处理后形成控制激励，改变结构的状态，从而使结构具有自诊断、自适应、自修复的能力[1]。

锆钛酸铅压电陶瓷材料（PZT）是目前应用的最广泛的一种。它具有较高的机电耦合系数，温度稳定性好等优点，通过添加其他元素还可以制备出多种用途的压电陶瓷，成型后可直接作为传感器和驱动器应用[2]。

近年来的研究表明，一些三元系压电陶瓷材料以其较高的压电性能成为压电材料的研究热点[3～5]。PNN-PZT材料的成分为[Pb（Nb2/3，Ni1/3）O3]0.55-Pb（Zr0.3，Ti0.7）O3]0.45，本文通过PNN-PZT材料的制备和测试分析了制备工艺方法对压电陶瓷的结构和性能的影响， 最终确定出提高性能的最佳工艺参数。

1 实验过程

1.1 PNN-PZT粉体的合成

准备PNN-PZT粉末的流程见图1。原料为PbO（纯度：99.7%）， TiO2（99.8%）和ZrO2（98.9%），Nb2O5（99.3%）和NiO（99.83%），重量配比达到[Pb（Nb2/3，Ni1/3）O3]0.55-Pb（Zr0.3，Ti0.7）O3]0.45组分。加水球磨2小时。混合好的浆料在烘箱中烘干，并在密封的电炉中进行预烧结，1050°C保温2小时。……