Page 33 - 机械工程材料2024年第十一期

王加康，等： Cr 2 O 3 掺杂BS-PMS-PZT大功率压电陶瓷的电学性能及温度稳定性

图 2 不同 Cr 2 O 3 掺杂量 0.05BS-0.05PMS-0.9PZT 陶瓷的断面 SEM 形貌和晶粒尺寸分布
Fig. 2 Cross-section SEM morphology and grain size distribution of 0.05BS-0.05PMS-0.9PZT ceramics with
different Cr 2 O 3 doping amounts
98 下的介电损耗由极化损耗与电导损耗组成，低温下
分子热运动较弱，极化损耗对介电损耗的贡献较大。
相对密度/% 96 随着Cr 2 O 3 掺杂量增加，晶格畸变程度加深，极化损
［14-15］
耗升高，导致介电损耗增加
。由图4还可见，不
94 同Cr 2 O 3 掺杂量陶瓷的压电常数与机械品质因数均
分别在300 pC · N −1 和550以上，陶瓷表现出较好的
0 0.2 0.4 0.6 0.8 压电特性。多元体系的MPB区域呈多边形，当组分
Cr 2 O 3 原子分数/%
在此区域内时，压电陶瓷的电畴活性高，铁电相极化
图 3 不同 Cr 2 O 3 掺杂量 0.05BS-0.05PMS-0.9PZT 陶瓷的相对密度
Fig. 3 Relative density of 0.05BS-0.05PMS-0.9PZT ceramics with 方向多，在极化过程中多数的偶极子可随外加电场
different Cr 2 O 3 doping amounts 重新定位，使得极化更加充分 ［16-17］ ，因此会表现出较

Cr 2 O 3 掺杂量为0.4%时达到最大，为390 pC · N −1 ， 好压电性能。由此可见，掺杂原子分数在0.8%以下
机械品质因数在Cr 2 O 3 掺杂量为0.6%时达到最大， 的Cr 2 O 3 并未使陶瓷的各组分明显偏离MPB区域。
为901；随着Cr 2 O 3 掺杂量的增加，陶瓷的介电损耗 综上，当Cr 2 O 3 掺杂量为0.4%时，陶瓷的综合电
增大，机电耦合系数基本先增大后减小，当Cr 2 O 3 掺 学性能最佳，压电常数、机械品质因数、介电损耗和
−1
杂量为0.2%时机电耦合系数最大，为0.57。低电场 机电耦合系数分别为390 pC · N ，861，0.39%，0.55。

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