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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 10/2019

10.04.2019

A Pb(Zr,Ti)O3–Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–Bi(Mn2/3Sb1/3)O3 quaternary solid solution ceramic with low sintering temperature, high piezoelectric coefficient and large mechanical quality factor

verfasst von: Tingwei Huang, Jian Fu, Ruzhong Zuo

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 10/2019

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Abstract

A quaternary high-power piezoelectric ceramic of 0.9Pb(ZrxTi1−x)O3–0.06Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–0.04Bi(Mn2/3Sb1/3)O3 + y mol% Fe2O3 (x = 0.45–0.53) was reported to exhibit excellent overall properties of \({{\varepsilon_{33}^{T} } \mathord{\left/ {\vphantom {{\varepsilon_{33}^{T} } {\varepsilon_{0} }}} \right. \kern-0pt} {\varepsilon_{0} }} = 1615\), d33 = 305 pC/N, kp = 0.56, Qm = 1678, and Tc = 302 °C at x = 0.48 and y = 0.7 as sintered at 1040 °C. The relevant mechanism was ascribed to the combined effect of the formation of a traditional morphotropic phase boundary, the low-temperature sintering and amphoteric role of Bi(Mn2/3Sb1/3)O3 and the modification of Fe2O3 doping. The results demonstrate that Bi-based complex perovskite Bi(Mn2/3Sb1/3)O3 can simultaneously provide soft and hard characteristics similar to traditional Pb(Mn1/3Sb2/3)O3 and Pb(Mn1/3Nb2/3)O3. The addition of a small amount of Fe3O3 was found to have an obvious effect on the densification behavior and grain growth, and to simultaneously promote the piezoelectric properties and quality factor Qm as y ˂ 0.9. Compared with traditional piezoelectric ceramics, low-sintering temperature and excellent piezoelectric properties indicate that the studied composition in current work could have potentials for low-cost high-power device applications.

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Metadaten
Titel
A Pb(Zr,Ti)O3–Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–Bi(Mn2/3Sb1/3)O3 quaternary solid solution ceramic with low sintering temperature, high piezoelectric coefficient and large mechanical quality factor
verfasst von
Tingwei Huang
Jian Fu
Ruzhong Zuo
Publikationsdatum
10.04.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 10/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01287-z

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