文档介绍：§(eramics)——具有压电效应的陶瓷材料,即能进行机械能与电能相互转变的陶瓷;制备方便,成本低廉,发展迅速,一类重要的功能陶瓷材料;目前,压电陶瓷在工程方面的应用,甚至超过了压电晶体。*一、:应力晶体产生电荷逆压电效应:电压晶体应力(应变):机械作用(应力与应变)引起晶体介质的极化,从而导致两端表面内出现符号相反的束缚电荷——不具有对称中心的晶体才具有压电性。32种点群中,不具有对称中心的有21种;除43外,20种有压电效应;10种极性晶体,有唯一极轴,除具有压电性外,还具有热电性;铁电体也是一种极性晶体,属于热电体,因而也是压电体。压电效应*—多晶体—各晶粒之间的压电效应会相互抵消;人工极化:经直流强电场极化处理过的铁电陶瓷,使晶粒中的所有电畴都尽可能地转向了电场的方向,铁电晶体所固有的压电效应就会在陶瓷材料上呈现出来。因此,压电陶瓷实际上也就是经过直流强电场极化处理过的铁电、压电陶瓷。*表征参数 机电偶合系数KK值越大,材料的压电耦合效应越强。除此之外,还有压电系数d、机械品质因素Q、弹性系数S和频率常数N等。or:*主晶相结构钙钛矿型、钨青铜型、焦绿石型、含钛层状结构。目前应用最广泛的是BaTiO3、PbTiO3、PbZrO3等,都属钙钛矿型晶胞结构。其它几种重要的压电陶瓷包括PbTiO3-PbZrO3;Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3;Pb(Co1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3;;;BNT()、KNN()等。*二、,也是第一个进入实用的压电陶瓷;T<Tm时,BaTiO3有立方四方斜方三方等晶相,5~120℃是稳定的四方相;T↘~120℃时,立方四方,并伴随自发极化,介电常数出现峰值,因而具有很好的压电性能;在靠近0℃时存在的四方斜方相转变,其压电性和介电性都会发生显著的改变;*一般陶瓷的工作温度范围为-55℃~+85℃,总希望在较宽的工作范围内不存在相变点;为了移动相变点,出现了一系列以BaTiO3为基的固溶体,如BaTiO3—CaTiO3系统,BaTiO3—PbTiO3系统等。超声换能器陶瓷材料配方BaTiO392%mol88%molCaTiO38%mol4%molPbTiO3 8%%wt居里温度120℃ 160℃第二相变点-45℃-50℃*锆钛酸铅(PbTiO3—PbZrO3,缩写PZT)陶瓷:Tc>300℃,在-50℃~300℃范围内无相变点,压电常数比BaTiO3大二倍多,因此,它是目前品种最多,产量最大,应用最为广泛的压电陶瓷。研磨预烧再研磨成型烧成极化等,以PZT为例对几个比较关键的过程进行讲解:(1)预烧作用:各组分反应,合成Pb(ZrTi)O3原料,分为四个阶段:第一阶段:T<650℃,有一吸热峰,Pb3O4脱氧;*:650℃~756℃,发生化学反应:第三阶段:840℃,出现液相,835℃时电阻最低,形成锆钛酸铅固溶体,850℃反应基本完成;第四阶段:840℃以后,PZT固溶体晶形逐渐趋于完整。其中:650℃保温1~2h,生成PbTiO3850℃保温2h,生成Pb(ZrTi)O3预烧:T太低,反应不完全;T太高,PbO大量挥发,难以粉碎,活性↘。为防止Ti4+还原,ε↘,氧化气氛烧结。*(2)烧成PZT坯体成形后,还要煅烧,影响烧成的因素:,则易烧结;为满足不同使用要求,:La,Nd,Bi,Nb等,可形成阳离子空位,加速离子扩散,促进烧结;硬性添加物:Fe,Co,Ni,Mn等,产生O2-空位,晶胞收缩,降低离子扩散速度,难于烧结;产生液相的添加物:如MgO,使T烧结↘,ΔT↘,加速烧结过程;晶格产生畸变的添加物:促进烧结过程的进行;限制晶粒长大的晶界分凝添加物:如Fe3+、Al3+、Nb3+、Cr3+、Ni3+等,能改善陶瓷的机械性能;*