陶瓷应用介绍教学ppt课件

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1、介電陶瓷電容器陶瓷材料按性質區分主要有兩大類，第一類為非鐵電電容器陶瓷，第二類為鐵電電容器陶瓷，此外，還有反鐵電電容器陶瓷和半導體電容器陶瓷。A位TiB位Ba/SrTiBa/SrO鐵電陶瓷圖3.4BaTiO3的原胞晶體結構(a)和晶格在(100)面上的投影(b)圖3.5BaTiO3單晶體的電疇結構示意圖(a)最簡單的疇結(180°疇)；(b)90°疇和180°疇同時存在圖3.6鐵電陶瓷的電滯回線圖3.7鈦酸鋇鐵電體的介電常數與溫度的關係圖3.8多層陶瓷電容器的構造圖3.9多層陶瓷電容器研製與開發的發展趨勢及其對材料、製備技術的要求壓電陶瓷P=dσσ為應

2、力；d為壓電常數，單位為C/N。S=dtES為電介質的彈性應變；E為電場強度；dt為壓電常數。陶瓷具有壓電性要有兩個條件：一是組成陶瓷的晶粒具有鐵電性二是需經強直流電場處理（人工極化）20世紀50年代發明的鋯鈦酸鉛（PbZrxTi1-xO3，簡稱為PZT）是迄今使用最多的壓電陶瓷。圖3.10壓電陶瓷“極化”前後晶體中極化取向的變化(a)鐵電陶瓷各晶粒中自發極化的隨機取向；(b)施加直流電場後，各晶粒的自發極化沿外加電場方向取向；(c)取消外電場後各晶粒中的剩餘極化，使陶瓷在宏觀上保留剩餘極化圖3.11PbZrxTi1-xO3的相圖圖1.10CaTiO3鈣

3、鈦礦結構人們對以PZT為主的壓電陶瓷進行了廣泛的摻雜改性試驗,摻雜可分為三類。第一類是受主雜質第二類是施主雜質第三類是變價雜質典型的以PZT為基的三元系壓電陶瓷體系如下：Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3，Pb(Co1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3，Pb(Cd1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3，Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3，Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3等。表3.5壓電陶瓷材料在通訊技術中的一些主要應用應用類型代表性器件信號發生電信號

4、發生壓電振盪器聲信號發生送受話器，拾音器，揚聲器，蜂鳴器，水聲換能器，超聲換能器信號發射與接收聲納，超聲測聲器，超聲探測儀，超聲厚度計，拾音器，揚聲器，傳聲器信號處理濾波器，鑒頻器，放大器，衰減器，延遲線，混頻器，卷積器，光調製器，光偏轉器，光開關，光倍頻器，光混頻器信號儲存與顯示鐵電儲存器（FRAM），光鐵電儲存顯示器，光折變全息儲存器信號檢測與控制傳感器微音器，應變儀，聲納，壓電陀螺，壓電加速度表，位移器，壓電機械手，助聽器，振動器探測器紅外探測器，高溫計，計數器，防盜報警器，濕敏探測器，氣敏探測器計測與控制壓電加速度表，壓電陀螺，微位移器，壓力計，

5、流量計，流速計，風速計，聲速計高壓弱流電源壓電打火機，壓電引信，壓電變壓器，壓電電源壓電驅動源壓電驅動器，超聲微馬達熱釋電陶瓷圖3.12陶瓷片內的束縛電荷與電極表面上的吸附自由電荷示意圖圖3.13熱釋電探測元件電極配置方式(a)面電極結構；(b)邊電極結構敏感陶瓷按其相應的特性隨相關參量的變化，可把這些材料分別稱為熱敏、濕敏、光敏、壓敏、氣敏、離子敏等陶瓷。敏感陶瓷多屬半導體陶瓷。下面簡要介紹主要的幾種敏感陶瓷材料：熱敏陶瓷：PTCR熱敏電阻主要是以BaTiO3為基的陶瓷材料。壓敏陶瓷氣敏陶瓷濕敏陶瓷光敏陶瓷圖3.15一種PTCR阻溫特性示意圖V-PTC

6、R燒結溫度：1160℃室溫電阻率：6104Ω.cm最低電阻率：5102Ω.cm負溫度系數：-4%/K正溫度系數：+7%/KNTC降阻：2.1數量級PTC降阻：4.7數量級磁性陶瓷磁性陶瓷主要是指鐵氧體陶瓷，磁性陶瓷可分為三大類：尖晶石型(MFe2O4)；石榴石型(R3Fe5O12)；磁鉛石型(MFe12)；此外，還有鈣鈦礦型、鎢青銅型等。按鐵氧體的性質及用途，又可分為軟磁、硬磁、旋磁、矩磁、壓磁、磁泡、磁光等鐵氧體。軟磁鐵氧體容易磁化，也易退磁。硬磁鐵氧體又稱永磁鐵氧體表3.2常見功能陶瓷的分類表3.7幾種透明氧化物陶瓷材料主要工藝及性質。材料製備條

7、件晶系透射波長(μm)熔點(℃)密度(g/cm3)燒結法(℃)熱壓法Al2O31650-19501500℃4×10Mpa六方1-620503.98BeO1700-20001750℃310MPa六方0.2-52570——MgO1550-18001400℃410Mpa等軸0.5-928003.58ZrO214501300-1750℃5107-3103MPa等軸1-1027005.98ThO22380——等軸0.5-102800——表3.8兩相複合材料的交叉耦合效應第一相功能第二相功能複合材料的耦合功能磁致伸縮霍爾效應光電導熱膨脹熱膨脹壓電效應電導效應

8、電致伸縮壓電效應電導效應磁電效應磁阻效應光致伸縮熱釋電效應熱敏開關圖3.16壓電