收稿日期: 2024-03-28
网络出版日期: 2024-11-27
基金资助
河南省高等学校重点科研项目计划支持项目(24A460028)
Dielectric properties of fine-grained 0.8PMN-0.2PT ceramics prepared by spark plasma sintering
Received date: 2024-03-28
Online published: 2024-11-27
铌镁酸铅-钛酸铅［Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3，PMN-PT］陶瓷是一种典型的驰豫铁电体。为了研究晶粒尺寸对PMN-PT陶瓷介电性能的影响，采用两步固相反应法合成了0.8PMN-0.2PT粉体，使用放电等离子烧结技术在不同温度下制备0.8PMN-0.2PT陶瓷，并分析了陶瓷的晶体结构、微观形貌和介电性能。结果表明：采用两步法能得到纯0.8PMN-0.2PT粉体，其晶粒尺寸约为0.36 μm；当烧结温度为1 100 ℃时，采用放电等离子烧结技术可以得到晶粒细小的纯0.8PMN-0.2PT陶瓷，晶粒尺寸约为0.69 μm，密度为8.02 g/cm3，但是其介电常数较低，最大值为12 708，介电-顺电转变峰为一个较宽的峰，且随频率增加，介电-顺电转变温度（Tc）向高温方向移动，呈现典型的弛豫特性。此外，在频率为1×102~2×106 Hz时，随温度升高，介电常数和介电损耗都升高。因此，采用放电等离子烧结法可以得到细晶致密且介电常数较高的0.8PMN-0.2PT陶瓷。
关键词： 铌镁酸铅-钛酸铅陶瓷; 两步反应法; 放电等离子烧结; 细晶; 介电性能
李磊 , 李岳磊 , 刘邦先 . 放电等离子烧结细晶0.8PMN-0.2PT陶瓷的介电性能[J]. 无机盐工业, 2024 , 56(11) : 139 -144 . DOI: 10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0173
Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3（PMN-PT，lead magnesium niobate-lead titanate） ceramic is a typical relaxor ferroelectric material.In order to investigate the effect of grain size on the dielectric properties of PMN-PT ceramics，0.8PMN-0.2PT powder was synthesized using a two-step solid-state reaction method and 0.8PMN-0.2PT ceramics were prepared using a spark plasma sintering at different temperatures.The crystal structure，microstructure，and dielectric properties of the ceramics were analyzed.The results showed that pure 0.8PMN-0.2PT powder could be obtained by the two-step reaction method，and the grain size of the powder was about 0.36 μm.When the sintering temperature was 1 100 ℃，pure 0.8PMN-0.2PT ceramics with fine-grained was obtained by spark plasma sintering.The grain size was about 0.69 μm，the density was 8.02 g/cm3，but the dielectric constant was low，with the maximum value of 12 708.The dielectric-paraelectric transition peak was a very broad peak.With the increase of frequency，the dielectric-paraelectric transition temperature（Tc） moved towards the higher temperature，showing a typical relaxation characteristics.In addition，in the frequency range of 1×102 to 2×106 Hz，both dielectric constant and dielectric loss were increased with increasing temperature.Therefore，dense 0.8PMN-0.2PT ceramics with fine-grained and high dielectric constant could be obtained by spark plasma sintering.
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