信息功能陶瓷材料.ppt

2. 压电材料的性能 （1）机电偶合系数 （2）机械品质因数 （3）压电常数和压电方程 （4）弹性模量 3. 压电陶瓷的预极化 4. 热释电效应 压电振子的振动模式 伸缩振动、切变振动、弯曲振动 薄片型 极化方向 薄长片 极化方向 厚度振动 径向振动 轮廓振动或 长度振动 横向效应 沿轴向振动 厚度切变振动 6.3 功能陶瓷的制备工艺 一、原料 气相法: 所得粉体纯度高、团聚较少、烧结性能较好；缺点是设备昂贵、产量较低、不易普及 固相法：设备简单、操作方便，所得粉体往往纯度不够，粒度分布也较大，适用于要求比较低的场合。 液相法：介于气相法和固相法之间。 2. 配料计算 3. 备料工艺 包括原料按给定配比称量、混磨、干燥、加黏合剂、造粒，制成符合成型工艺要求的粉料。 （1）原料的煅烧：在不同的温度下，很多原料的结晶状态或结构不同, 晶型结构相互转变时常伴随体积效应, 对烧成有不利的影响,通过煅烧可促进晶体转化, 获得具有优良电性能的晶型, 改变材料结构, 改善工艺性能, 减少陶瓷样品最终烧结时的收缩率, 保证产品质量, 提高和保证功能陶瓷材料的性能. (2) 熔块的合成: 化工原料多是单成分的化合物, 多成分原料一般需要自己合成, 然后再配料. (3)混磨: 磨机的转速 D1.25m时 D1.25m时 影响粉碎和混合效率的因素: 1)球磨机转速: 太快, 球贴着筒壁一起转; 太慢,球停滞在下面. 2)球磨机内磨球大小的配比: 最大直径D/18~D/24, 最小直径D/40. 3)球磨机装载量: 容积70~80%. 4)料、球、水之比：料:球:水=1:(1~1.4):(0.8~1.2) 5)助磨剂的影响: 当物料研磨至一定细度后, 其继续研磨的效率将显著降低, 因为已粉碎的细粉对大颗粒的粉碎起缓冲作用, 较大颗粒将难于进一步粉碎.加入油酸和醇类等助磨剂. 6)分散介质的影响 干法不加分散介质, 湿法加水或乙醇作分散介质。 7）球磨时间的选择：一般混料为4~8小时, 细磨为20~40小时. (4)造粒: 粉粒细, 流动性不好, 且比表面积增大, 粉料占的体积大, 干压成型时不能均匀地填充模具的每个角落, 造成空洞、边角不致密、层裂、弹性失效等问题。 造粒是将磨得很细的粉料，经过干燥、加黏合剂，做成流动性好的较粗的颗粒。加压造粒：将混合了黏合剂的粉料预压成块，再粉碎过筛。喷雾干燥造粒：将混合好黏合剂的粉料做成料浆，或是在细磨工艺时加好黏合剂，用喷雾器喷入造粒塔中雾化。雾滴与塔中的热气混合，使雾滴干燥成干粉，由旋风分离器吸入料斗。 二、成型：干压成型、流延成型、等静压成型 干压成型: 需加入黏合剂 (1)加压方式: 单面加压和双面加压 (2)成型压力: 5.884~14.710MPa (3)加压速度和时间 2. 流延成型: 用以获得10 ?m以下的陶瓷薄膜 3. 等静压成型: 在一密封容器内充满液体, 液体一处受压时, 此压力将传递到液体各点, 且各点压力相等. 用富有弹性的塑料或橡皮做成适当形状的模具, 把粉料装入模具中,放入上述容器中加压.由于橡皮模具周围完全被液体包围, 所以模具各个方向受到的压力均等, 坯体的各个方向被均匀压实, 称等静压成型. 2. 功能陶瓷的烧成 (1)常压烧结 1)气氛烧结 氧分压过高, 晶粒中氧含量增大, 正离子缺位增加,有利于以正离子扩散为主的陶瓷烧结. 还原气氛将使晶粒中出现较多的氧缺位, 有利于氧离子的扩散传质, 对绝大多数氧化物陶瓷的烧结是有利的. 易变价材料要求氧化气氛或还原气氛. 2)控制挥发气氛烧结 (2)热压烧结: 高温烧结的同时加压, 烧结温度可降低100~150度左右. * 第六章 信息功能陶瓷材料 6.1 功能陶瓷材料的结构基础 一、陶瓷材料的结合键: 离子键和共价键 两种元素组成的陶瓷材料中离子键的成分比例 0.88 0.78 0.70 0.57 0.41 0.37 0.33 0.27 共价键成分比例 0.12 0.22 0.30 0.43 0.59 0.63 0.67 0.73 离子键成分比例 0.7 1.0 1.2 1.5 1.9 2.0 2.1 2.3 电负性差 SiC BN Si3N4 TiN ZnO Al2O3 ZrO2 MgO 项目 表6.1 二元素陶瓷的电负性及离子键成分与共价键成分的比例 二 鲍林规则 ??鲍林规则的特点：以正离子的配位多面体作为基本结构单元来考察离子晶体的结构，而不是以点阵、晶胞的角度来描述，因而对复杂结构的讨论带来方便。 1）鲍林第一规则—配位多面体规则（几何角度） 2）鲍林第二规则—电价规则 3）鲍林第三规则一多面体组联规则 4）鲍林第四规则一高价低配位多面体远离法则 5）鲍林第五规则一结构简单化法则（节约规则）