功能陶瓷PPT

性能 提升
制备工艺改进
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研究进展：化学组分改性
对 BaTiO3基压电陶瓷的离子取代改性是通过掺杂离子使陶瓷的正交-四方相 转变温度（ TO-T ）的移动至室温附近，由于在正交-四方相转变区 Gibbs 自 由能曲面变平，使得正交相和四方相的稳定性相似，在极化过程中自发极 化有更多的可转向方向，从而使得相结构处于正交-四方相转变区域的陶瓷 的压电性能较为优异。
水热法
学者们对于每种制备方法的缺点也在做着改进研究，同时开发新的制备方法
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研究进展：制备工艺改进
烧结工艺
两步烧结法 微波法烧结
放电等离子体烧结法 其他
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研究进展：制备工艺改进
烧结工艺 优点
此工艺可以降低烧结温度和缩短烧结时间，得到的晶粒致 密且尺寸小
两步烧结法
微波法烧结
能使 BaTiO3陶瓷的 TO-T升高的离子： Sn4+, Zr4+, Hf4+ 能使 BaTiO3陶瓷的 TO-T降低的离子： Ca2+, Pb2+ 大部分离子的掺杂会降低BaTiO3陶瓷的Tc（居里温度） 能使 BaTiO3陶瓷的 Tc升高的离子： Pb2+, Y3+ , Bi3+
钛酸钡(BaTiO3)压电陶瓷的压电常数d33为190 pC/N， 5℃时发生正交相-四方相相 转变 。
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汇报完毕，谢谢！
较短的烧结时间，介质损耗降低，BaTiO3陶瓷晶粒更小 大大地缩短烧结时间，降低烧结温ห้องสมุดไป่ตู้，快速制备组织致密、 均匀的材料，同时，在同等晶粒度情况下获得较好的介电 性能
放电等离子体 烧结法
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发展趋势展望
1、压电陶瓷的无铅化发展已是必然趋势，BT基陶瓷研 究取得的成果，使其在中、低温压电器件领域恢复市场 主导地位的存在可能性 2、与铅基压电陶瓷相比，BT 基无铅压电陶瓷的性能 仍然存在一定的差距，在进一步提升钛酸钡陶瓷的性能 方面，还有很多工作要做。
正压电效应
机械能
逆压电效应
电能
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研究背景
发展无铅压电陶瓷的原因
传统的压电陶瓷 —PZT(锆钛酸铅）
2006 年 7月1日，欧盟颁布的 《关于在电子电气设备中限制使 用某些有害物质指令 》开始强 制实施， 对电子产业无铅化起 到了巨大的推动作用。但目前无 铅压电陶瓷的电性能没有达到铅 基陶瓷的性能, 仍然无法替代铅 基陶瓷。因此, 如何提高无铅压 电陶瓷的压电性能, 是目前国内 外无铅压电陶瓷研究的热点和难 点。
无铅压电陶瓷
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研究背景
钛酸钡基无铅压电陶瓷
钛酸钡（BaTiO3）是最早发现 有压电性的陶瓷，属于ABO3型钙 钛矿结构（如图1所示）。
缺点：
1、居里点不高，工作温度范围狭窄 2、压电性能与含铅系列陶瓷相比，还有一定的差距 3、需要高温烧结（1 300～1 350°C），且烧结存在一定难度
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研究背景
钛酸钡基无铅压电陶瓷
2009年日本国立物质研究所Ren等人报道了 Ba(Tio.8Zro.2)03-x(Bao.7Cao.3)Ti03 陶瓷具有超高的压电性能d33=620pC/N, 研究和开发高性能BaTi03基陶瓷引起了研宄者们广泛关注。 研 究 重 点
化学组分改性 （掺杂）
粉体制备 方法
传统的固相 合成法 溶胶-凝胶法
优点
工艺过程较简单，易于化 学计量 ,控制产物的 Ba/ Ti 比 原料均匀混合,化学反应也 较为充分,得到粉体粒径较 小 温度较低，粉粒晶体发育 完全，纯度高，粒径小， 成分均匀
缺点
合成温度高使得BaTiO3粉体粒径 大，团聚现象严重； 混合不均匀，导致化学组分不均 匀。 过程中所用到的金属醇盐价格较 高,有机溶剂具有毒性,过程需要的 时间长 TiO2/Ba (OH)2的固一液反应缺乏 热力数据 ,氯盐所引起腐蚀问题 , 以及团聚体 的形成等
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研究进展：化学组分改性
关于 BaTiO3陶瓷的离子掺杂取得了较多的成果
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研究进展：制备工艺改进
压电陶瓷的制作过程主要包括以下步骤：
粉体制备
烧结工艺
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研究进展：制备工艺改进
粉体制备
传统的固相合成法
溶胶-凝胶法 水热法 其他
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研究进展：制备工艺改进
BaTiO3基压电陶瓷的研究进展
主要内容
研究背景
研究进展：性能改进 发展趋势展望
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研究背景
无铅压电陶瓷
某些各向异性的晶体，在外力作用下产生变形，使带电粒子发生相对 位移，从而在晶体表面出现束缚电荷，这种现象称为压电效应。某些 介质在受到机械压力时，会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表 面带电，这是正压电效应；反之，施加激励电场，介质产生机械变形 ，称为逆压电效应；晶体的这种性质称为压电性。具有压电效应的材 料称为压电材料。无铅压电陶瓷的直接含义就是不含铅的压电陶瓷。