【精品】PZT压电陶瓷超细粉体制备技术研究及应用进展

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1、《陶瓷制备技术》课程论文论文题目PZT压电陶瓷超细粉体制备技术研究及应用进展学院专业班级学生姓名学号授课老师材料科学与工程学院材工131班陈飞翔1049721300298徐晓虹完成日期：2013年11月30日PZT压电陶瓷超细粉体制备技术研究及应用进展陈飞翔(武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家匝点实验室，武汉430070)摘要：木文综述了目询PZT压电陶瓷超细粉体的制备方法、原理及其牛产工艺，对■各种方法的优缺点进行了评价，并对PZT压电陶瓷超细粉体的制备技术进行展望。关键词：PZT；压电陶瓷；超细粉体；制备技术中图分类号：TQ174文献标识码：A文章编号：1671-4431(2013)xx

2、・xxxx・xxPreparationtechnologyresearchandapplicationprogressofPZTpiezoelectricceramicultrafinepowdersChenFeixiang(Statekeylaboratoryofsilicatematerialsforarchitectures,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)Abstract:Inthispape,themethods,principles,productiontechniquesofpreparationofthepres

3、entPZTpiezoelectricceramicultrafincpowdersarcdiscussed,andtheadvantagesanddisadvantagesconcerningvariousmethodsarcevaluated・Keywords:PZT;piezoelectricceramic;ultrafincpowder;preparationtechnology1954年，美国NBA研究所的B.Jaffe等人⑴发现PbZrO3-PbTiO3系I占I溶休(PZT)具有压电性，其准同型相界(MPB)附近呈现异常高的介电、压电特性，其居里温度高(380°C)、压电性强

4、、易掺朵改性、稳定性好，应用前景非常广泛。陶瓷工艺的基本特点是以粉体为原料，经成形和烧结形成多晶体，因此作为起始原料的陶瓷粉体其质量好坏直接彫响到最终产品的性能。高性能压电陶瓷对粉料的基本要求是高纯、超细、团聚程度小、组分复杂但要求精确，因而控制粉体纯度、形态、相组成、含量、缺陷比例、性质、粒径及聚合度等已成为当今材料领域的热点之一。高性能的粉体是制备高性能的PZT压电陶瓷(如同时耍求高Kp和高Qni)的前提和基础，对粉料制备工艺、技术及相关机理的研究,已成为当今压电陶瓷领域竞相探讨的课题。近10多年来，压电陶瓷超细粉末的制备技术有了很大发展，主要有固相法、共沉淀法、水热合成法、溶胶■凝

5、胶法、金属有机物热分解等方法［2】。从烧结的角度来讲，烧成收缩率和粒径、比表而成比例，PZT颗粒越细才能冇低的烧结温度和高的致密度。烧结后期气孔消失和晶粒的生长与粉休的均匀度也有关系。均匀的表面能形成均匀品粒的生长和气孔的下降，可避免因异常晶粒的生长而危害材料的性质，然而细度并不是粉体的唯一指标，粉体的形貌、粒径分布等与陶瓷器件的性能冇直接关系。但是目前对PZT压电陶瓷的研究却大多集屮于掺杂改性方面，尤其是国内通过对PZT超细粉体改性来提高PZT压电陶瓷的性能方面的研究很少见报道，有关PZT超细粉体制备的方法冇以下几种⑶。1固相法（传统法，制陶法）固相法是目前国内制备PZT压电陶瓷粉体普

6、遍采用的方法，其工艺是多种氧化物粉料经混合、锻烧来合成PZT,然后经过机械粉磨获得PZT粉体。这种传统的固相法存在如下缺点：①原料各组难以混合均匀；②整个反应以同态形式发生，首先在组份Z间的接触点处发生物相边界反应，然后组成物扩散进产物后再进行反应，随着反应的进行,扩散途径变得越来越长，反应速度变得越来越慢，没有办法控制反应进程，只能通过试探来决定适当的反应条件使反应完成，由丁•这种困难，人们常常在结束反应后得到的是反应物和产物的混合物，从这样的混合物屮分离出所需要的产物是困难的；③经预烧后的配合料在机械粉粹过程小易带入球磨介质的污染；④物料活性较差，烧结温度较高（1200°C）左右,易

7、造成PZT失铅，使化学组成难以精确控制⑶。针对其缺点，众多材料研究者对其工艺进行改进而形成了新的合成方法，主要有微波辐射法、机械化学法和反应烧结法。1.1微波辐射法自1986年Gedye⑷首次把微波技术用于有机合成以来，此种技术在有机及无机材料的合成方面都被得以广泛应用。微波加热是利用高频交变电场引起材料内部的H由束缚电荷（如偶极子、离子和电子等）的反复极化和剧烈运动使分子间产生碰撞、摩擦和内耗，将微波转变为热能，从而产生高温。微波