信息功能陶瓷制备原理及工艺

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1、压电陶瓷为什么要预极化？压电陶瓷为什么要预极化？答：（1）对于铁电陶瓷来说，各个晶粒都有较强的压电效应。但由于晶粒和电畴分布无一定规则，各方向几率相同，使宏观极化强度ΣP=0，因而不显示压电效应，故必须经过人工预极化处理，使ΣP≠0，才能对外显示压电效应。（2）压电陶瓷的预极化方式：直流电场+升温（矫顽场Ec减小）。但温度升高，材料的绝缘电阻下降，因此容易击穿。所以温度不能过高。第七章电介质陶瓷制备原理及工艺一、电介质瓷料制备原理二、制造工艺控制三、纳米晶材料的软化学制备技术一、电介质瓷料制备原理1.1电介质瓷原料1.2原料的颗粒度与粉碎1.3颗粒表面能与粉料的活化1.4粉料粒度的测定1.

2、5低介装置瓷瓷料制备电介质陶瓷的优良特性主要决定于：晶相结构、制备工艺例如：ZnO压敏半导瓷主晶相性能方面：六方纤锌矿结构，本征特性为半导性。制备工艺方面：ZnO压敏半导瓷对外加电压有一定的响应，其机理主要是晶界效应，而晶界在很大程度上由制备工艺决定。例如生烧使晶粒过小，主晶相合成不完全；过烧产生二次晶使个别晶粒粗大，它们均使ZnO压敏半导瓷压敏性能变坏。一般陶瓷工艺的主要流程：原料准备—坯体成型—烧结—瓷件加工1.1电介质瓷原料1.1.1原料分类天然矿物原料（硬质原矿，软质原矿）人工合成、提纯原料（化工原料，电子级原料）化工原料：电介质常用原料，一般采用化学组成分级。工业纯（IR）Ind

3、ustrialReagent98.0%化学纯（CP）ChemicalPurity99.0%分析纯（AR）AnalyticalReagent99.5%光谱纯（GR）GuarateendReagent99.9%电子级原料专用1.1.2原料的评价化学成份结构颗粒度形貌1.1.3原料的选择（1）保证产品性能前提下，尽量选择低纯度原料；（2）各种杂质及种类对产品的影响要具体分析。利：能对影响产品的不利因素进行克制，能与产品的某成份形成共熔物或固溶体从而促进烧结，降低烧结温度，使瓷件致密。害：产生各种不必要的晶相及晶格缺陷，影响产品性能。在实验研究中，对功能陶瓷主晶相原料一般采用化学纯（CP99%）或

4、电子级粉料，而掺杂（也称小料）原料则应采用光谱纯（GR99.9%）。1.2原料的颗粒度与粉碎1.2.1对粒度的要求要求：愈细愈好，在10μm以下（称细粉）。细粒的优点：有利于各组份混合均匀，使其在高温时反应物的生成也均匀，不偏离配方（混合阶段）。细粒有利于提高粉料的填充系数和造粒质量，从而提高坯体的成型密度（成型阶段）。提高粉料活性，降低烧成温度（烧结阶段）。1.2.2原料的粉碎方法及原理粉碎方法：用机械装置对原料进行撞击、碾压、磨擦使原料破碎圆滑。粉碎原理：机械能转换为粉料的表面能和缺陷能，能量转换过程。粉碎要求：效率高，避免混入杂质。粉碎在短期内达到预定的细度或说达到某一细度所消耗的能

5、量少，时间短。尽量减少粉碎机械装置的杂质引入。1.2.3球磨工艺卧式（抛落）立式（泻落）滚筒式球磨机（1）球磨工艺原理滚筒式球磨机对粉料作的功：磨球自由落体撞击功。球—球，球—内衬之间的滚动、碾压、磨擦功。（2）影响球磨效率的主要因素转速n（角速度ω）工厂生产实践中总结出的经验公式为：D（磨机内直径）>1.25m（大型球磨机）则转/分筒体直径（D）常用滚筒式球磨机的直径一般在1m～2m之间。磨球形状（球形）磨球与内衬的质料常用的研磨体材料：氧化铝、氧化锆、玛瑙（SiO2）、氧化锆增韧氧化铝、钢球等材料。某些研磨体的性能材质主要成份密度(g/cm3)莫氏硬度磨耗量氧化铝磨体Al2O387%～

6、96%3.4～3.659氧化锆磨体ZrO295%5.95最恶劣条件1/10万玛瑙磨体SiO22.37.5ZTA磨体Al2O3/ZrO2=4/14.2最恶劣条件1.5/10万筒体的选择：小规模生产或实验研究使用塑料瓶或罐；大规模工业化生产使用大型钢铁筒体其内层衬上与原料相同的瓷料或聚氨酯橡胶及塑料等有机物，以防引入钢铁杂质。球磨时间一般为24～48小时，时间长杂质混入较多。原料、磨球和水的经验配比原料/磨球/水=1/1/（0.6～1）体积比，一般为：1/1/1。（3）球磨工艺优缺点优点：设备简单，混合料均匀，粒形好（圆形）。缺点：研磨体在有限高度抛落或泻落，产生撞击力和磨剥力，作用强度较弱；

7、筒体转速受临界转速限制，即碾磨能力也受到限制；不起粉碎作用的惰性区较广，间歇作业。（4）各种球磨机的粉碎程度粗磨：50～10μm细磨：10～2μm超细磨：<2μm1.2.4振磨工艺振磨机（1）影响振磨效率的主要因素①球质量为垂直线加速度为料斗与下落磨球相互作用力。②振动频率提高，单位时间研磨次数增多，加强了滚动磨擦。③粉料对振幅与振动频率的要求：较粗的粉料进行粉碎时需要较大冲击力，因此要求振幅大，同时粉碎前期粉料较粗，因