Eigenschaften von PZT-Keramiken in Abhängigkeit der Materialzusammensetzung und der Sinterparametern

In den vergangen Jahrzehnten wurden viele Untersuchungen an PZT-Keramiken zum Einfluss von Dotierstoffen auf das Sinterverhalten und die di- und piezoelektrischen Eigenschaften durchgeführt. Dabei ist der Einfluss von geringen Mengen an Dotierungen auf das Sinterverhalten und die resultierenden Eigenschaften bekannt. Allerdings fehlen bisher systematische Untersuchungen zum Einfluss geringster Variationen in der Materialzusammensetzung von PZT und der Prozessparameter von kogesinterter Vielschichtkeramik, um Maßnahmen zur Homogenisierung und qualitativen Verbesserung der Gefüge- sowie der elektrischen Eigenschaften abzuleiten. Im dieser Arbeit soll aufgezeigt werden, wie das Gefüge und die di- und piezoelektrischen Eigenschaften eines kommerziellen weich-PZT durch Änderung von Prozessparametern und geringer Änderung der Materialzusammensetzung beeinflusst werden. Dazu wurden der Einfluss prozessbedingter Verunreinigungen der PZT-Keramik und der Einfluss der Sinterparameter untersucht. Auf Grund der erwarteten komplexen Zusammenhänge zwischen Einflussfaktoren und den Zielgrößen, wurde sowohl die Dotierung mit potenziellen Verunreinigungen als auch die Variation der Sinterparameter mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung durchgeführt und ausgewertet. Mit dieser Methode ist es möglich, bei minimaler Versuchsanzahl die maximale Aussage bezüglich der Wirkung der Einflussfaktoren auf die Zielgrößen Gefüge und elektrische Eigenschaften, sowie mögliche gegenseitige Wechselwirkungen zwischen den Einflussfaktoren auf die Zielgrößen zu erlangen.