压电陶瓷材料.pdf

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1、.Vol11,第1卷第4期仪表材料冲419808月JournalofInstrumentaterialsAugust1980年M压电陶瓷材料,郭演仪“(中国科学院硅酸盐研究所)。陶瓷是人类利用物质特有的属性首先试制成功为自身生活服务的第一种无机材料据考,,。古学家发现远在距今六七千年以前我国就已经有了陶器川东汉时代又创造了质地优美〔“,,,。的青瓷经过历代的创造和发展使我国被誉为世界上最早发明瓷器的国家中国陶瓷及其在技艺上的发展曾是人类文明和技术进步的重要标志之一。但那时这些陶瓷都是利用夭然,,。矿物原料制作成一般的日用和美术装饰器皿为一般生活服务的人们利用陶瓷的化学和

2、,,使,物理特性进行合成与近代工业技术相结合进而在应用上完成其重要的技术功能而进,。,,入各个技术领域还是近百年的事早在19世纪中叶由于电气工业发展的需要开始了电。,,气陶瓷的研究和生产20世纪初随着无线电通讯和雷达为主的电子技术的开展从电气陶。,、、瓷逐步分支和发展出了电介质陶瓷自从第二次世界大战至今由于通讯计算机航夭和红,,外激光等新技术的连续不断地发展相继在陶瓷材料上又出现了许多大分支诸如磁性陶、、,“瓷(铁氧体陶瓷)铁电压电陶瓷半导体陶瓷以及红外和电光陶瓷等从而组成了电子”,,陶瓷这一无机新材料中重要的门类它活跃和渗透在各个新技术领域中不断与其它材料,。相竞争而

3、又相互补充成为不可缺少的新型电子材料的一大分支。压电陶瓷材料是60年代以后逐步扩大和发展起来的电子陶瓷材料中的一个较大的分支,,。在应用上面也很广受到各方面的重视所谓压电陶瓷材料主要是指那些经过高电场极化。、、、后而具有一定压电性能的一类铁电陶瓷大体上按其组成分有钦酸盐错酸盐妮酸盐担酸盐以及它们的复盐;按结构分则有钙钦矿型、钨青铜型、烧录石型和层状结构型等诸类,,、、;按其实,按其应用特性分有高功率低损耗材料高灵敏度材料高稳定材料际用途分有电,、,声用压电陶瓷计测仪表用压电陶瓷医疗探仿用压电陶瓷超声水声用压电陶瓷以及高。、压发生点火引讯用压电陶瓷和通讯用压电陶瓷等本文仅

4、就压电陶瓷的发展简况主要种,,。类组成性质和简要用途作综合的叙述以供参考1.压电陶瓷发展简况1942~1945,1946年间发现钦酸钡陶瓷具有异常高的介电系数之后年麻省理工学院的。Robert相继发现了它在施加直流电压后呈现出压电性〔“’从此导向压电材料由以前研究单晶材料而扩展,到了对多晶陶瓷材料的研究可以说钦酸钡陶瓷的发现和研究是压电陶瓷材料。,的重要开端人们发现纯钦酸钡多晶压电陶瓷尚有很大的缺点主要是其居里温度低(约为1、,20℃)在O℃附近有第二相转变点因此晶相在随温度变化的同时其介电和压电性能以及1980年5月19日收到中国科学院硅酸盐研究所付研究员.本刊编委会

5、委员.仪表材料第n卷弹,,。性性能均发生急剧变化由于这个缘故纯钦酸钡的应用就大大受到限制为了改善其性,.,aT:a。〕。能后来曾有许多人做过各种努力如在BIO中以一定量的CTIO和P1TIO置换后形,,a。。成固粼体并添加少量过渡金属氧化物有效地改善了纯BTIO的介电压电性能如工业上,smol34mola:a3,用改性的钦酸钡陶瓷其典型的组成为厂PbTIO和络CTIO置换的BTi0即a3。,。组成通式为(BPbCa)TIO其居里温度上升为伟0℃第二相变点下降为一5℃另外一.5男CaT30o。,种典型组成为IO置换和添加75多CCO的改性钦酸钡当时是一种作为用于较。大功率

6、的低损耗材料钦酸钡陶瓷的发现和改性的研究不仅对获得具有实用价值麒牙五电材料,对于启示人们研究类似于ao,3有所贡献BTi的ABO钙钦矿型结构的铁电压电陶瓷和推动人。们探索所谓氧八面体族铁电压电陶瓷的新材料都起了很大的作用19521954rane,‘’ae〔6’io:r。自从一年由日本的shi和美国的Jff发现PbT和Pbzo二完系统固溶、,体结构组成和铁电压电性之间的关系和类质异晶相界有最大压电性能以来以错钦酸铅(,PZT)为基的压电陶瓷材料在最近二十几年中得到了极大的发展世界各国对材料的改性,,和应用均投入丁相当大的力量进行研究制成丁许多有实用价值的新材料应用方面也相

7、应。‘PZr压电陶瓷比BaT。,一十0℃有了补大进展IO陶瓷的性能优越得多在50、20的温度范围几在,。内不石晶相转变因此可以稳定地利用其相界组成下的高压电性能但是该系统材料的缺,,,二,点是含有大量的Pb其含量在60万以上高温下PbO的蒸气压非常高由于Ibo的挥发增加,,。了烧纤上的困难此外也必须研究相应的工艺方法以解决其致密烧结问题密封工艺是解决致密烧结‘r陶瓷最有效的工艺方法。,要进一步改善其压电性PZ解决了致密烧结问题之后。,能仍需系统地开展元素置换和添加少量杂质的研究当然元素置换和少量添加物也会影响陶瓷的烧结性,因为有的添加物抑