矿铁电陶瓷的研究进程

矿铁电陶瓷的研究进程学院：景德镇陶瓷学院机电学院班级：09电子科学与技术一班学号：200910330114姓名：付瑞明摘要：作为一种高性能的新型陶瓷材料，目前，铁电陶瓷的研究已经成为国内外研究的一个热点。本论文主要介绍高性能铁电材料的主要优点，各种钙钛矿结构的铁电陶瓷（钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、铌镁酸铅），以及高性能材料的国内外有关研究进展。关键字：铁电陶瓷铁电陶瓷是主晶相为铁电体的陶瓷材料。具有高的直流电阻率、相对低的电介质损耗角正切、中等介电击穿强度以及非线性的电、机电、电光学特性，与普通绝缘材料相比具有高的介电常数。铁电陶瓷的优良性能使其广泛应用于工业和商业中。如高介电常数电容器、压电声纳和超声传感器、无线电和信息过滤器、热释电装置、医疗诊断传感器、正温度系数传感器、超声马达和电光光阀。铁电陶瓷中存在孔隙时使得损耗角正切增大，且一些特殊应用如压电传感器和致动器的机械强度直接与材料的密度有关，因此很多应用中都需要全致密的铁电陶瓷以获得最佳的性能。一、钛酸钡钛酸钡是第一种铁电陶瓷，具有较好的介电、铁电和压电性能，在压电致动器、多层陶瓷电容器和正温度系数热敏电阻等应用中具有重要意义。二、钛酸铅钛酸铅陶瓷是典型的铁电材料，相转变温度为490℃。可通过各种方法制备PT陶瓷，然而，不添加其它元素而采用传统的陶瓷加工方法不能制得PT陶瓷，添加掺杂物后可以通过传统陶瓷加工工艺制备致密的PT陶瓷，但添加其它元素可能会恶化其电学性能。采用普通球磨可直接得到PT，且没有其他不相关的相，PT粉末晶粒极度细小。在空气环境中，球磨制备的PT粉末在800℃烧结24h时其稳定性很好，而在1050℃的高温下烧结24h依然稳定，只是有极少量的第二相形成。球磨后的PT粉末容易烧结，快速烧结（在烧结温度保温10min）时的烧结温度为630℃，而延长保温时间（24h）可以使得烧结温度低至500℃。晶粒尺寸是PT陶瓷裂纹和孔隙形成的关键影响因素，随着烧结温度的增加，平均晶粒度近似成指数关系增大。在700℃及以下温度烧结可得到完整的PT陶瓷，而高于800℃时有裂纹产生，1050℃时则自发断裂。三、锆钛酸铅锆钛酸铅陶瓷是PT和锆酸铅的固溶体，具有杰出的铁电、压电、热电和光电性能，广泛应用于传感器、声纳、微动台、旋转式激励器和热电传感器中。通过增加球磨速度和球料比可减少消耗的时间并提高生产量。四、铌镁酸铅轻巧的铌镁酸铅弛豫铁电体广泛用于电容器、致动器和超声传感器等中。通过SPEX振动粉碎机和行星高能球磨机可从PbO、MgO和Nb2O5粉末混合物中直接合成无焦绿石的纳米PMN粉末。纳米PMN粉也可由氧化物前驱体或用共沉淀法获得的非晶前驱体制得。用传统固态工艺很难获得单相PMN。然而，采用机械合金化工艺很容易解决这个问题。机械合金化为球磨体系提供了足够高的能量来直接触发反应，避免了通常在高温下才能形成的焦绿石相的形成。因此，控制球磨中PMN相形成的机制和固态反应的不一样。结束语机械合金化是合成各种铁电陶瓷材料的可靠方法。通过机械合金化可以直接从氧化物前驱体中合成一些具有纳米级晶粒的铅基铁电体粉末，其烧结温度降低了并具有好的介电、铁电、热电和压电性能。另一方面，虽然采用机械合金化制备铁电陶瓷的研究已取得了重要进展，但由于其过程的复杂性，有关相演变机理描述尚未成熟。此外对于机械合金化过程中的相转变方式及其规律的研究还缺乏一定的深度。因此，未来该领域的研究重点将集中在以下几个方面：①系统的研究各种工艺参数对铁电相形成规律的影响；②不同工艺条件下合成的铁电陶瓷粉及烧结后的最终产品的显微结构对其电学性能的影响；③深入的研究机械合金化方法制备的铁电化合物相演变的有关机理和模型。参考文献[1]吴其胜,高树军,张少明,等.机械力化学合成纳米晶PZT的研究[J].硅酸盐学报,2003,31(12):1197~1201.[2]吴雪梅,陶珍东,黄志文,等.高能球磨法制备钛酸钡陶瓷及其掺杂改性[J].西南科技大学学报,2008,23(1):66~70.[3]魏伟,姚萍屏,罗丰华,等.高能球磨对锆钛酸铅镧粉末性能的影响[J].粉末冶金材料科学与工程,2008,13(5):300~303.[4]夏阳华,熊惟皓,丰平.高能球磨制备Ti(C，N)基金属陶瓷硬质相超微粉[J].硬质合金,2004,21(2):81~84.[5]牛锛,李保平,王孙昊,等.高能球磨对YAG陶瓷制备的影响[J].硅酸盐学报,2009,37(6):1027~1031[6]罗军明,李永绣,邓莉萍,等.高能球磨法制备La0.2Y1.8O3纳米粉体及透明陶瓷[J].硅酸盐通报,2007,26(7):1215~1218.[7]付志粉,刘鹏,马建立,等.高能球磨法制备Mg4Nb2O9微波介质陶瓷及其表征[J].科技导报,2009,27(9):73~76