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1、第卷第期无机材料学报12+3,4∃,!∀∃∋∃∋∃&.(03年月#%&()∗+,(∋−/毗.&−),/(&!一一一文章编号5∀678!966:!;<=>?,功能复合材料的介电常数异常,,,‘‘张海龙李敬锋张波萍33〔清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重3点实验室,北京:6≅北京科技大学,材料科学与工程学院北京:∀95,摘要以;Α=和纯?,粉末为原料在Β下用普通粉末烧结工艺制备了;Α=>?,复合材料3尽管烧结温度超过了?,的熔点,?,粉末并未氧化,也未与;Α=相中的;Χ发生反,
2、,;Α,,应形成合金而是以单质?的形式弥散分布在=基体中并且;Α=>?,界面结合良好同时发现有微量的?,替代;Χ进入了;Α=的晶格位置3在、ΔΕ∃)Φ?,成分范围内研究了,&;<=>?,功能复合材料的介电性能发现其介电常数5随?,含量的变化表现为先降后升8临5,界成分点+Ε∃)Φ?,9的趋势并不符合用于预测介电体中添加导电第二相引起介电常数增加的经典/(ΓΗ.∋方程3在钙钦矿结构?位离子取代和渗流效应的理论基础上解释了上述介电,,&常数的异常变化认为是由于在低成分范围内?,Ι取代;ΧΑΙ降低介电常数5并起主导
3、作,用≅随着?,含量的增加?,第二相颗粒之间建立的有效介电场增加了介电常数并逐渐起主导作用35关锐词;Α=>?,≅复合材料≅介电常数5,5中图分类号=ϑΚ6=/文献标识码?引言,为了解决传统的双晶片型压电驱动器粘结界面的开裂失效问题功能梯度结构8ΛΜ/9压电陶瓷驱动器的设计与制备近来受到关注Ν‘一∀Ο3通过优化设计,可以赋予驱动器成分梯,度复合层不同的压电性能使得各成分层在外电场作用下由于压电效应产生相互协调的应变量,从而可减缓或消除界面处的应力集中‘其中,陶瓷>金属功能梯度压电驱动器)’,!Π是通过在压
4、电陶瓷基体中添加金属第二相来调控各成分层的压电性能它不仅解决了界面开,而,裂的问题且由于金属第二相的加入还增加了陶瓷基体的断裂韧性改善了压电驱动器的服役性能3,陶瓷>金属功能梯度压电驱动器各成分层的压电性能同该层的介电性能密切相关陶3瓷>金属复合材料的相关介电、压电性能变化规律是进行成分梯度优化设计的数据基础因,3此有必要系统考察不同成分范围内陶瓷>金属功能复合材料的介电、压电性能变化规律相关研究曾报道了不同的陶瓷8介电体9>金属复合体系在大成分范围8Θ0Ε∃)Φ9内由于渗流效应引起的介电常数升高∗,ΚΟ,但缺
5、乏小成分范围内的相关数据3事实上,第二相金属掺杂在不同的陶瓷>金属复合体系中对于介电常数的影响规律也是不同的3本文选择;<=>?,、,作为研究体系8其铁电压电性能的研究已在另文报道)0Ο9将在较宽的成分范围内8、Δ5一,5一收稿日期叱一∀:收到修改稿日期Δ刁Δ∀5,签金项目国家自然科学基金8Δ∀ΔΚΔ69≅博士后科学基金86∀!6Κ9·536ΡΚΔ一,,5())5−∋,∗.∋,ΥΣ(−)ς0−∋,Ω%(.Ξ%二∋作者简介张海龙89男博士后通讯联系人李敬锋压ΣΤ,5期张海龙等;Α=>?,功能
6、复合材料的介电常数异常66Ρ,Ε∃)Φ?,9系统地研究;<=>?,复合材料的介电性能随?,含量的变化规律为陶瓷>金属功能梯度压电驱动器的微结构设计提供相关的电学性能数据3材料及实验方法53一,;<=&Δ!36≅53ΡΚ拼实验所用的原材料为粉末8<>=−比>:6平均粒径Σ≅;<=Ψϑ,53,,5料Ζ([(−化学工业公司日本9和?粉末8纯度ΡΡΦ≅平均粒径Σ≅高纯度化学品公司日本93在∴ΔΕ∃)Φ?,成分范围内,;Α=和?,粉末充分研磨混合后在/;(下压模,随后在/;(下进行冷等静压处理3试样在封闭的氧
7、化铝增塌内进行烧结,并在试样周围放置;Χ<&2∀粉末防止试样中;Χ的过量挥发,在∃Β下保温)Ω3∀ΣΣΓ)30ΣΣ,用7射线衍射仪87],,([%,⊥,烧结后得到的样品尺寸约为价⊥]−>Σ(Γ_]⎯,,#(α(∋9检测;<=>?,复合材料的相结构用光镜观察?,第二相的分布在扫描电镜下用能谱进行元素线扫描以探测?,元素在;Α=基体中的分布情况3在室温下用阻抗分析仪8β;,一,·6Ρ6?β.Η).ςς;(.Ξ%09测试圆片状样品的介电常数腼实验结果和讨论&∀9∃:8二&∋<2<图!为烧结后∀#∃%&∋复合材
8、料的·;=竿&∋,,∗,月巴”名月>习忆二匕?几。∗。()图谱由图!可见尽管复合材料的烧居」≅=〕,勺“,=88结温度远高于银的熔点+,−!.但并未观:∗=一!6Β8Α察到&∋的氧化物或者叱与∀#∃中的∀/士十份《6!∗,自88Α二乙∗〕犷发生反应形成合金不同成分复合材料中的Α=8,,月Α8八Α北&∋均以单质形式存在且随着&∋含量的,∗·0夕1、4、=Α增加在四个衍射峰位置+23
