改性PZT复合相变陶瓷F-%2cRL--F-%2cRH-相变研究.pdfVIP

改性PZT复合相变陶瓷的FRL—FRH相变研究 杜静孙大志瞿翠凤 金绮华姚春华林盛卫 中国科学院上海硅酸盐研究所 上海定西路1295号200050 变化曲线，与实验测量进行对比的结果表明：对于单组份相变陶瓷，两者符台得很好，而对于复合相变陶 瓷材料，由于存在不同组份问离子的扩散，模拟中必须加入扩散项的贡献才能与实验测量曲线相符。计算 机模拟的结果在一定程度上揭示了相变过程中自拄极化随温度变化的规律。 关键词相变热释电复合陶瓷计算机模拟 1 引 言 FRL—FRH相变时既有高的热释电系数，又有较低的介屯常数，这一特点使得它在红外探测、 热成象、热电换能方面成为很有前途的一种材料。由于这种相变是存在热滞的一级相变，在 红外探测应用方面受到限制。采用具有不同相变温度的组成来制备复合材料州，扩展了F。jF“ 相变温度范围，则可使其应用于宽频范围的红外热释电探测器以及相变热电换能，提高熟电 转换效率。 复合相变陶瓷的热释电行为受不厨组份间掺杂的Nb5‘离子扩散的影响，为了理解复合材 料中离子扩散对FRL-FRH相变行为的影响，需要对复合相变陶瓷相变过程中自发极化的变化 规律进行研究。由于复相陶瓷材料结构复杂，以取样的方法难以全面反映出材料的复合效应， 而宜接以微观测试方法进行逐点测量则过于昂贵及繁琐。为了克服以上困难，我们运用计算 机模拟的方法。 2实 验 选取具有不同FRL-FR。相变温度的组成作为复合材料的单元组份，其化学组成为： 组成分别为PZT．1、PZT．2的两不同组份以叠加的方式排列，适当控制工艺条件，使烧成时 两组份之间的相互扩散只限于界面上。用电荷积分法测定了热释电输出电压随温度的变化。 3理论计算及模拟 3．1单组份的情形 热释电材料中自发极化强度随温度的变化而变化，这种关系可以用热释电系数来表示： P=△p,IAT (1) 自发极化的变化可产生热释电电流： z=和詈=爿罟詈 ∞ 流产生一个峰值，可以采用自然指数的形式来描述热释电电流随温度的变化f5l： 871 ．『三盈、‘ L4 f_南e J+屯 若温度随时间的变化率即誓恒定，则根据公式(2)有 ， 一f!玉丫， 基， 母‘寿盯砥一刊寿盯 “’ 鞭。 分别对上式两边进行积分，温度范围取为吼，即。得 1 ，．T-T。12 。 肥=妄foe¨7去dT (5) 必氇小巧i0磊卷≥ ㈤ 根据公式(2)，上式可简化为：