高技术陶瓷材料

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1、1功能陶瓷是指以电、磁、光、声、热力、化学和生物学信息的检测、转换、耦合、传输及存储功能为主要特征，这类介质材料通常具有一种或多种功能。与传统陶瓷相比，功能陶瓷具备了一些特殊性能（热、机械、化学、电磁、光）。其功能的实现主要来自于它所具有的特定的电绝缘性、半导体性、导电性、压电性、铁电性、磁性、生物适应性等。一、电子陶瓷：电介质陶瓷、半导体陶瓷、和导电陶瓷；二、磁性陶瓷三、敏感陶瓷：热敏、压敏、湿敏、气敏、多敏等；四、超导陶瓷五、光学陶瓷六、生物陶瓷1.1压电陶瓷陶瓷在外加力场作用卜-出现宏观的压电效应，称为压电陶瓷。压电陶瓷的优点是价格便宜，可以批量纶产，能控制极化方向，添加

2、不同成分，可改变压电特性。压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它乂会恢复到不帯电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随Z消失，这种现彖称为逆压电效应。依据电介质压电效应研制的-•类传感器称为压电传感器。换种解释：瓷片压缩，极化强度变小，释放部分吸附自山电荷，出现放电现象。F撤除，瓷片回复原状，极化强度变大，吸附一些自由电荷，出现充电现象。这种中机械能转变

3、为电能的现象，称为正压电效应。在瓷片上施加与极化方向相同电场。极化强度增大，瓷片发生伸长形变。反之则发生缩短形变。这种rti电能转变为机械能的现象，称为逆压电效应。1.2压电陶瓷应用应用领域电源压电变压器雷达，电视显像管，阴极射线管，盖克技术管，激光管和电子复制机等高压电源和压电点火装置信号源标准信号源振荡器，压电音叉，压电音片等用作精密仪器中的时间和频率标准信号源信号转换电声换能器拾声器，送话器，受话器，扬声器，蜂鸣器等声频范围的电声器件超声切割，焊接，清洗，搅拌，乳化及超声显示等频率高于20KHZ的超声器件，压电马达，探测发射与接收【声换能器地质构造，油井固实程度，无损探伤

4、和测厚，催化反应，超声衍射，疾病诊断等各种工业用的超声器件水声换能器水下导航定位，通讯和探测的声纳，超声探测,鱼群探测和传声器等滤波器放大器表面波导通讯广播中所用各种分立滤波器和复合滤波器，如彩电中频滤波器；雷达，自控和计算系统所用带通滤波器，脉冲滤波器等声表面信号放大器以及振荡器，混频器，衰减器，隔离器等声表面波传输线传与计测加速度计压力计角速度计红外探测计工业和航空上测定振动体或飞行器工作状态加速度计，自动控制开关，污染检测用振动计以及流速计，流量计和液面计等测量物体角速度及控制飞行器航向的压电陀螺监视领空，检测大气污染浓度，非接触式测温以及热成像，热电探测、跟踪器等位移与

5、致动器激光稳频补偿元件，显微加工设备及光角度，光程长的控制器调制电光和声光调制的光阀，光闸，光变频器和光偏转器，声开关光信息存贮器，光记忆器显示铁电显示器，声光显示器等其它非线性元件压电继电器等1・3压电陶瓷制作工艺压电陶瓷的制作过程主要步龙配料混合测试极化1.3.1配料（原料的选择和处理）1纯度：对纯度的要求应适度。高纯原料，价格昂贵，烧结温度高，温区窄。纯度稍低的原料，有的杂质可起矿化和助熔的作用，反而使烧结温度较低，且温区较宽。过低纯度原料杂质多，不宜采用。2杂质含量：朵质允许量主要根据以下三点因素决定：1）杂质类型：①有害杂质对材料绝缘、介电性等影响极大的杂质，特别是异

6、价离了。如B、C、P、S、A1等，愈少愈好。②有利杂质与材料A、B位离了电价相同、半径接近，能形成置换固溶的杂质。如52+、Sr2+、Ba2+、Mg2+、Sn4+、Hf4+等离子,一般在0.2〜0.5%范围内，坏的影响不大，艮至有利。2）材料类型：①接收型压电陶瓷材料已引入了降低电导率和老化率的高价施主杂质，原料屮在0.5%以内的杂质不足以显著影响施主杂质的既定作用。②发射型压电陶瓷材料要求低机电损耗，因而配料中的杂质总量，愈少愈好，一般希望在0.05%以匸对于为了提高其它性能参数的有意添加物，另当别论。3）原料在配方中的比例:在PZT配方中，比例大的原料Pb304、Zr02>

7、T102分别占重量比的60%、20%和10%左右，若杂质多，引入杂质总量也多。因此，要求杂质总含量均不超过2%,即要求纯度均在98%以上。配方中比例小的其它原料，杂质总含量可稍高一些，一般均在3%以下，即要求纯度均在97%以上，特殊要求例外。3稳定性与活泼性：稳定性是指未进行固相反应前原料本身的稳定性。如碱金属和碱土金属氧化物易与水作用，在空气屮不易保存，不稳定。如Na、Ca.Ba.Sr.Mg的氧化物，不宜采用。宜采用与水不起作用、稳定的、加热乂能分解出活泼性人的新鲜氧化物的相应的碳酸盐。如