Düşük sinterleme sıcaklığına sahip piezoelektrik seramik kompozisyonlarının geliştirilmesi yapısal ve elektriksel karakterizasyonu
Structural and electrical characterization and improvement of low temperature sintering piezoelectric ceramic compositions
Yazar: DUYGU AVDAN
Danışman: DOÇ. DR. EBRU MENŞUR ALKOY
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Kurşun Zirkonyum Niyobat Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-(PZN) düşük sinterleme
sıcaklığına sahip piezoelektrik malzemedir, fakat polikristal yapısında genellikle
elektriksel ölçümleri olumsuz etkileyen payroklor faz içerir. Dolayısıyla PZN, belirli
miktarda perovksit yapısındaki PZT alaşımlandırılmıştır. Kurşun Zirkonyum
Titanyum Pb(ZryTi1-y)O3-(PZT) 'de oluğu gibi, katı eriyik oluşturmak için ağırlıkça
%1 PbO ekleyerek Pb[(Zn1/3Nb2/3)x(Zry Ti1-y)1-x]O3] payroklor içermeyen perovksit
fazı elde edilmesi için formüle edilmiştir. Bu çalışmada PZN yapısı x değerinin 0.1-
0.6 değerleri arasında olduğu [xPbZn1/3Nb2/3-(1-x)PbZr0.48Ti0.52- O3]
kompozisyonundaki PZT ile stabilize edilmiştir. PZN-PZT tozları katı hal kalsinasyon
metodu ile sentezlenmiştir. Kalsinasyon sıcaklığı , kapalı alumina potalarında 4 saat
boyunca 825ºC ile 855ºC arasında değişmektedir. X-ışını kırınım (XRD) sonuçları,
x=0,4 olan seramik tozlarının 4 saat boyunca 850ºC'de kalsine edilmesinin saf PZNPZT'nin
saf peroskit fazında elde edilmesi için yeterli olduğunu göstermiştir.
Kalsinasyon işleminden sonra kuru pres ile seramik diskler hazırlanarak ikili alumina
potalar içinde 860-950ºC arasında 4 saat boyunca sinterlenen seramiklerin yoğunlaşma
davranışı incelenmiştir. Seramikler 950ºC'de 4 saatte sinterlenmiştir ve göreceli
yoğunlukları >95% 'dir. Bu çalışmalarda seramiklerin Curie sıcaklığı 287ºC ve
piezoelektrik katsayısı 465 pC/N olarak ölçülmüştür.

Abstract:
Lead Zinc Niobate Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-(PZN) is a piezoelectric material with low
sintering temperature, however, in polycrystalline form it usually contains pyrocholore
phase which negatively affects the electrical properties. Therefore PZN has been
alloyed with certain amount of perovskite stabilizers; such as Lead Zirconium Titanate
Pb(ZryTi1-y)O3-(PZT) to form solid solution to be formulated as wt.1%PbO added
Pb[(Zn1/3Nb2/3)x(Zry Ti1-y)1-x]O3] in order to obtain a pyrocholore-free perovskite
phase. In this study PZN was stabilized with PZT in the [xPbZn1/3Nb2/3-(1-
x)PbZr0.48Ti0.52- O3] composition where x=0.1-0.6. PZN-PZT powders were
synthesized by the solid state calcination method. Calcination temperature ranged from
825ºC to 855ºC for 4 hours in close alumina crucibles. X-ray diffraction (XRD) results
were pointed out that x=0.4 ceramic powder calcined at 850ºC - 4 hours was sufficient
to obtain PZN-PZT at pure perovskite phase. After calcination process, ceramic pellets
were prepared with die press and densification behavior is observed during sintering
at 860-950ºC for 4 hours in double alumina crucibles. Ceramics that were sintered at
950ºC - 4 hours,have the relative density of >95%, Curie temperature (Tc) of these
specimens was 287ºC and piezoelectric constant (d33) was measured as 465 pC/N.