反应烧结技术制备铌镁酸铅压电陶瓷
压电陶瓷剖析(36页)
(5)超声加工
<.把微细磨料随超声加工工具一起以一定静压力加 在工件 上，就能加工出与工具相同的形状。超声 工具使工件表 面的磨料以相当大的冲击力连续冲 击，破坏超声辐射部 位，使材料破碎而达到去除 材料的目的。
其 它 非线性元件，压电继电器等
压电陶0 瓷应用（一）
电蜂鸣SS
•超声波振子
压电陶瓷应用（二）
5压黾超声换能器的面用写发展
5,1引言
< 超声换能器是实现声能与电能相互转换的部件，
<• 最早的超声换能器是P.郎之万(P. Langevin)在1917年 为水下 探测设计的夹心式换能器。这个换能器是以石 英晶体为压电材 料，用两块钢板在两侧夹紧而成的。 <• 1933年以后出现的叠片 型磁致伸缩换能器，强度高、
与电磁变压器相比，这具有体积小，质量轻，功率密 度高， 效率高，耐击穿，耐髙温，不怕燃烧，无电磁 干扰和电磁噪 声，且结构简单、便于制作、易批量生 产，在某些领域成为 电磁变压器的理想替代元件等优 点。此类变压器用于开关转 换器、笔记本电脑、氖灯 驱动器等。
(2)超声马达
<•超声马达是把定子作为换能器，利用压电晶体的 逆压电 效应让马达定子处于超声频率的振动，然 后靠定子和转 子间的摩擦力来传递能量，带动转 子转动。
产生的电荷与施加的应力成比例。 ♦压电陶瓷的压电常数有压电应变常数、压电电压常数、 压电应
力常数以及压电劲度常数等。 ____
♦反映压电陶瓷的弹性变量(即应力、应变)和电学变量 (即电场、 电位移)之间的关系的方程式，称为压电方程。
压电陶瓷的生产工艺技术与应用
压电陶瓷的生产工艺技术与应用摘要：压电陶瓷的发现已经有四十年多年的历史，国内外的研究者在其生产工艺技术的探索上已经做了不少研究。
研究者针对压电陶瓷传统工艺流程中的某些环节进行改进，研究出压电陶瓷的一些特殊生产工艺技术，使其在一些特定范围内更好地发挥作用。
因此，本文将从压电陶瓷的一般工艺展开，引出到目前为止，压电陶瓷的一些其他生产工艺技术，并系统地介绍了压电陶瓷在生产生活中的应用。
关键词：压电陶瓷；生产工艺技术；改进；应用Production technology and applications of piezoelectric ceramics Abstract: The discovery of piezoelectric ceramics have been over forty years in history, the researchers at home and abroad have done a lot of research to explore the production technology of piezoelectric ceramics. The researchers have improved some links of the piezoelectric ceramics' traditional process and come up with some special production technology of piezoelectric ceramics, which have made piezoelectric ceramics wok better in some particular range. Therefore, this paper will launch the piezoelectric ceramics' production technology from general process to, so far, some of the other piezoelectric ceramics' production technology, and introduce the applications of piezoelectric ceramics systematically.Key Words: piezoelectric ceramics；production technology；improve；applications1. 前言1.1 压电陶瓷的研究背景[1]-[8-10]1880年，居里兄弟首先在单晶发现压电效应，这是压电学建立和发展的起点。
压电陶瓷原材料的处理和选择
压电陶瓷原材料的处理和选择压电陶瓷主要工艺介绍原材料的本质将对压电陶瓷的最终性能产生决定性的影响。
压电陶瓷与传统的陶瓷最大的区别是它对原料的纯度，细度，颗粒尺寸和分布，反应活性，晶型，可利用性以及成本都必须加以全面考虑和控制。
原材料在很大程度上，可决定压电陶瓷元件性能参数的高低，对工艺的顺利进行有重要影响因此，对所用元材料的性能必须有所了解，选择原材料必须符合经济合理的原则。
压电陶瓷所用的各种原料，一般都是各种金属氧化物，有时也采用各种钛酸盐，锆酸盐，锡酸盐，铁酸盐和碳酸盐等。
目前压电陶瓷生产上所用的各种原材料，具有很强的地方性，原材料的质量往往随产地和批号的不同而有很大的区别和差异。
严重影响了生产质量的稳定性。
因此掌握原材料质量对产品性能的影响，进而在生产中预以有效的控制，对确保产品的质量有很大的现实意义。
总的来说，压电陶瓷材料所用的原材料可以分为化工原料和矿物原料二大类。
凡是经由化工厂加工处理而提供的原料称为化工原料如BaCO3. SrCO3. CaCO3. MgCO3. Pb3O4. TiO2. ZrO2. Nb2O5. La2O3等，而直接由矿山开采，只经过适当加工的原料就称为矿物原料。
常用的矿物原料有粘土，长石，石英，滑石，菱镁矿，大理石，白云石等。
一般的日用瓷，普通的电工瓷和部分的无线电陶瓷如{滑石瓷等}几乎都是用矿物原料配成的，而压电和强介电容器等无线电陶瓷则几乎完全是由化工原料配制而成的。
原料的纯度，细度，{或称粒度}和活性是衡量原料质量的三个重要指标。
不论制造钛酸钡，钛酸铅，还是制造二元系锆钛酸铅以及三元系铌镁酸铅等压电陶瓷元件，二氧化钛，二氧化锆，氧化铅或四氧化三铅等，都是主要原材料，一般都在10~60%范围内。
一. 原料的纯度纯度就是原料的纯净程度，相对来说也是指原料的含杂程度。
纯度越高的原料所含的杂质种类和数量越少。
化工原料按纯度可分为工业纯和试剂纯二大类。
而试剂纯的原料按纯度高低又可分为四级，各种化工原料的主要特点如表1所示。
压电陶瓷原料
压电陶瓷原料
压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，其性质使其在压电传感器、压电换能器、压电马达等领域得到广泛应用。
压电陶瓷的原料主要包括以下几种：
1.氧化物陶瓷材料：压电陶瓷的主要成分通常是氧化物，如氧化
铅锆（PZT），氧化铅钛（PT），氧化铝（Al2O3）等。
这些氧化物是制备压电陶瓷的基础。
2.铅化合物：铅是许多压电陶瓷的重要成分，例如PZT。
这种陶
瓷通常包含铅酸铅、氧化铅等铅化合物。
3.钛化合物：钛也是一些压电陶瓷的主要组成部分，例如PT。
钛酸钛是一种常见的钛化合物。
4.锆化合物：锆是PZT等陶瓷中的另一重要元素，锆酸锆是其中
的一种。
5.其它添加剂：为了改变陶瓷的性能，可能会添加一些其它元素
或化合物，如镍、铁、钴等。
制备压电陶瓷通常需要将这些原料混合，并在高温条件下烧结成陶瓷坯体，然后通过切割、抛光等工艺制成最终的压电陶瓷元件。
需要注意的是，由于一些压电陶瓷中含有铅等有毒物质，生产和处理时需要采取相应的安全措施。
铌镁酸铅基弛豫铁电厚膜的研究进展
铌镁酸铅基弛豫铁电厚膜的研究进展陈晋;樊慧庆【摘要】铌镁酸铅(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3,简称PMN)基弛豫铁电厚膜材料及器件因其具有良好的电学性能而成为近年来研究热点.本文分别从丝网印刷技术、复合溶胶-凝胶法(Sol-Gel)、流延法、电泳沉积法和水热法等五个方面,归纳和分析了近年来PMN基弛豫铁电厚膜的研究进展.然而,PMN基厚膜电学性能及其内在物理机制的研究相对滞后.今后的研究重点将集中在厚膜的低温制备、物理机制的探究以及新器件的开发上,并为研究新型高性能的无铅型高性能弛豫铁电厚膜打下良好的基础.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2010(025)007【总页数】5页(P673-677)【关键词】铌镁酸铅;弛豫;铁电;厚膜;综述【作者】陈晋;樊慧庆【作者单位】西安建筑科技大学,材料学院,西安,710055;西北工业大学,材料学院,西安,710072【正文语种】中文【中图分类】TB34自从前苏联科学家Smolensky等首次合成复合钙钛矿结构铌镁酸铅以来, 近年来弛豫铁电体因其具有优异电学性能而日益受到人们的重视[1-3]. 弛豫铁电陶瓷具有很高的介电常数、较小的温度变化率和相对低的烧结温度, 是多层陶瓷电容器的重要材料。
此外该类材料还具有大的电致伸缩效应、压电效应等特点, 在微位移器、致动器和智能材料与器件等方面也能获得广泛的应用[4-6]. 另外, 随着铁电存储技术、微光学电子机械系统和铁电集成电子学的发展, 铁电薄膜/厚膜的制备和应用也成为研究的热点[7].PMN铁电体材料是典型的 B位复合离子钙钛矿结构弛豫铁电体, 居里温度为−10℃, 它能与PbTiO3(PT)形成固溶体, 随着PT含量的增加其居里温度向高温移动; 在PT含量约为35 mol%附近存在一准同型相界(morphotropic phase boundary, 简称MPB)[8], 成分在MPB附近的PMN-PT铁电体有异常高的介电和压电性能[4]. 介电行为在MPB两侧发生突变, 在PT含量低于MPB相界成分的一侧表现出强烈的介电弛豫特征; 而在PT含量超过MPB相界成分的另一侧则表现出典型的普通铁电体特征.随着电子元器件向小型、高灵敏、集成、多功能化方向发展, 薄/厚膜材料及器件逐渐成为研究的重点. 铁电厚膜兼顾了体材料和薄膜材料的优点,PMN基铁电材料广泛应用于制备压电、铁电、热释电器件, 其工作电压低、使用频率宽, 能够与半导体集成电路兼容, 而且电学性能优于薄膜材料[9]. 目前国内外研究 PMN基弛豫铁电陶瓷、单晶和薄膜材料较多, 对其厚膜的研究也刚刚开始. 本文综述了 PMN厚膜的制备方法和研究进展, 并对其厚膜技术研究和发展提出一些建议.厚膜的制备技术已有40多年的发展, 其中丝网印刷技术最为成熟. 近年来, PMN基弛豫铁电厚膜的制备技术得到了很大的发展, 如丝网印刷技术[10-12]、复合溶胶–凝胶法(Sol-Gel)[13]、流延法[14]、电泳沉积法[15-16]和水热法[17]等.1.1 丝网印刷法丝网印刷法是将预烧好的铁电粉体与有机载体混合制备成均匀的厚膜浆料。
压电陶瓷制备工艺流程
压电陶瓷制备工艺流程1.首先准备所需的原料和设备。
First, prepare the necessary materials and equipment.2.将压电陶瓷的原料按照配方比例精确称量。
Accurately weigh the raw materials of piezoelectric ceramics according to the formula ratio.3.将精确称量好的原料放入搅拌机中进行混合。
Mix the accurately weighed raw materials in a mixer.4.混合过程中需保持原料的均匀性和稳定性。
During the mixing process, it is necessary to maintain the uniformity and stability of the raw materials.5.搅拌好的原料放入模具中进行成型。
Put the mixed raw materials into the mold for shaping.6.模具成型后需要进行压制和成型处理。
After molding, the mold needs to be pressed and formed.7.成型后的陶瓷坯体需进行烧结处理。
The formed ceramic blank needs to be sintered.8.烧结过程中需要严格控制温度和时间。
Strictly control the temperature and time during the sintering process.9.烧结完成后需要进行粗磨处理。
After sintering, rough grinding is required.10.粗磨处理后需要进行精密磨削。
After rough grinding, precision grinding is required.11.磨削完成后进行清洗和打磨。
压电陶瓷简介介绍
02
压电陶瓷具有高灵敏度、高可靠性、高稳定性等优点，因此在
声纳、医学成像、雷达、电子乐器等领域得到广泛应用。
压电陶瓷在军事、航空航天、环境监测等领域也有着不可替代
03
的作用。
目前存在的问题及解决方案
01
02
03
压电陶瓷的机电转换效 率较低，且在高温、高 湿等恶劣环境下性能不 稳定，影响了其应用范
围。
压电陶瓷的主要类型
根据材料组成和晶体结构，压电陶瓷主要分为以下几类
1. 钙钛矿结构压电陶瓷：如钛酸钡（BaTiO3）和锆钛酸 铅（Pb（Zr,Ti）O3）等。
2. 钨青铜结构压电陶瓷：如铌镁酸铅（Pb（ Mg1/3,Nb2/3）O3）和铅锌酸铅（Pb（Zn1/3,Nb2/3 ）O3）等。
3. 铋层状结构压电陶瓷：如铋镁酸铅（Pb（ Bi1/2,Mg1/2）O3）和铋锌酸铅（Pb（Bi1/2,Zn1/2） O3）等。
表面涂层
通过涂层技术对压电陶瓷 表面进行改性处理，以提 高其耐腐蚀性和机械强度 等性能。
04
压电陶瓷的性能参数及测试方法
压电陶瓷的性能参数及测试方法
• 压电陶瓷是一类具有压电效应的功能陶瓷材料。压电陶瓷的特 性在于其能够将机械能转换为电能，或者将电能转换为机械能 。这种材料在制造传感器、换能器、发电机等方面具有广泛的 应用。
广泛应用于清洗精密零件、光学 元件、电子元件等。
超声波探伤
压电陶瓷作为换能器，将电能 转换为超声波，通过检测反射 回来的超声波判断物体内部的 缺陷。
可用于检测金属、非金属等材 料内部缺陷。
检测结果受物体表面状态、材 料性质、缺陷类型等多种因素 影响。
医学诊断
压电陶瓷制成的超声波探头，可 用于医学诊断，如B超、彩超等
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反应烧结技术制备铌镁酸铅压电陶瓷
张晓泳;周科朝;李志友;文佳
【期刊名称】《中国有色金属学报》
【年(卷),期】2007(017)011
【摘要】采用反应烧结工艺制备铌镁酸铅陶瓷,研究不同Mg源反应物对陶瓷物相组成和微观结构的影响.结果表明,以MgO为反应物时,在升温过程中部分PbO未参与反应,即使在1 200 ℃保温4 h后仍会有Pb1.83Nb1.71Mg0.29O6.39焦绿石相残留,对晶粒生长及致密化进程起阻碍作用,难以在低温下实现高相对密度,基体晶粒在PbO熔化后通过溶解-析出机制形成近球状形貌.以
(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O为反应原料时,由其热分解所得的MgO具有更为细小的粒度和较高的反应活性,在850 ℃保温1 h即可充分反应获得单一钙钛矿物相,保温4 h后相对密度可达95%,晶粒形貌随温度升高从近球状演变成紧密排列的多面体.
【总页数】6页(P1865-1870)
【作者】张晓泳;周科朝;李志友;文佳
【作者单位】中南大学,粉末冶金国家重点实验室,长沙,410083;中南大学,粉末冶金国家重点实验室,长沙,410083;中南大学,粉末冶金国家重点实验室,长沙,410083;中南大学,粉末冶金国家重点实验室,长沙,410083
【正文语种】中文
【中图分类】TM282
【相关文献】
1.铌镁酸铅(PMN)基压电陶瓷制备进展 [J], 李艳;初瑞清;李国荣;李伟;付鹏;徐志军
2.烧结温度对锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷结构的影响 [J], 张震;曹林洪;智顺华;余洪滔
3.新型铁电固溶体铌镥酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅的制备与表征 [J], 刘颖;赖发春;黄志高;沈东全;龙西法
4.高性能铌镁酸铅-钛酸铅定向压电陶瓷的研究 [J], 王评初;孙士文;潘晓明;朱丽慧;李东林;温保松;黄清伟;殷之文
5.铌镁酸铅压电陶瓷的研制 [J], 王树恩;孟凤兰
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