Elektroseramik, katkılı ve katkısız Pb(Zr,Ti)O3 tozlarının sentezlenmesi, seramiklerin üretilmesi ve karakterizasyonları

İDİL AYAN

Elektroseramik, katkılı ve katkısız Pb(Zr,Ti)O3 tozlarının sentezlenmesi, seramiklerin üretilmesi ve karakterizasyonları

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gebze Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi Ve Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2009

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: İDİL AYAN

Danışman: Cihangir Duran

Özet:

Kimyasal formülü Pb(ZrxTi1-x)O3 (0<x<1) olan ve kısaca PZT olarak da bilinen kurĢun zirkonat titanat, piezoelektrik özellik gösteren perovskit bir malzemedir. PZT’nin dielektrik ve piezoelektrik özelliklerinin en yüksek olduğu değerler, morfotropik faz sınırı (MFS) adı verilen tetragonal ve rombohedral fazları birbirinden ayıran ve oda sıcaklığında bu sınırın x = 0.52 olduğu noktadadır.

PZT, saf halinin yanı sıra yapıda kurĢun boĢluğu yaratan yüksek valansa sahip katkı (donor) veya oksijen boĢluğu yaratan düĢük valansa sahip katkı (acceptor) ilavesi yapılarak da kullanılabilir. PZT, yüksek valansa sahip katkı ilavesi yapıldığında yumuĢak PZT; düĢük valansa sahip katkı ilavesi yapıldığında ise sert PZT olarak adlandırılır.

Bu çalıĢmada, x = 0.50, 0.52, 0.54 olmak üzere katkısız, yumuĢak PZT olarak %4 mol Nb katkılı ve sert PZT olarak da %1.5 mol Fe katkılı Pb(ZrxTi1-x)O3 tozları karıĢtırma/kalsinasyon yöntemiyle sentezlenmiĢtir. Sentezlenen tozlar, peletler halinde ĢekillendirilmiĢ ardından da soğuk izostatik presleme iĢlemine tabi tutularak 1260C’de 4 saat sinterlenmiĢtir. Sinterleme sonrasında, X ıĢınları analizi ile %100 perovskit fazda ve yoğunluğu %95’ten büyük numuneler elde edilmiĢtir. Elektrik özelliklerine bakıldığında, katkısız, Nb, Fe katkılı Pb(ZrxTi1-x)O3 (x = 0.50, 0.52, 0.54) seramiklerinden en yüksek dielektrik sabiti (K) ve kalıcı polarizasyon (Pr) değerlerine sahip olan kompozisyonların x = 0.52 olan kompozisyonlar olduğu anlaĢılmıĢtır. Bunların yanı sıra, dielektrik kayıpların ve d33 değerlerinin Nb katkılı Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 seramiklerinde diğer katkısız ve Fe katkılı Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 seramiklerine göre daha yüksek çıktığı gözlemlenmiĢtir.