放電等離子燒結(jié)鈦酸鋇壓電陶瓷組織及性能研究.pdf

1、本文以亞微米級(jí)立方相鈦酸鋇粉體為原料，采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)在各種不同工藝條件下制備了鈦酸鋇陶瓷。 首先，以燒結(jié)溫度為1150℃的樣品為例研究了SPS燒結(jié)陶瓷的脫碳工藝，發(fā)現(xiàn)在800℃下脫碳2小時(shí)即可基本除去燒結(jié)體內(nèi)的碳污染。 此外，在其它工藝條件相同時(shí)，分別研究了燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間、升溫速率和壓力對(duì)燒結(jié)體微觀組織和結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明：燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間是影響樣品微觀組織的主要工藝參數(shù)，升溫速率次之，壓力的變化對(duì)樣

2、品組織的影響最不明顯。 X-Ray、EDS和SEM分析表明，SPS燒結(jié)樣品為純凈的、單一的四方相結(jié)構(gòu)，沒有第二相和其它成分的存在，所有樣品的晶粒大小在3~10μm之間。TEM結(jié)果顯示，燒結(jié)體整體上結(jié)構(gòu)非常致密，分布均勻，晶粒間結(jié)合比較緊密，晶界平直潔凈，無雜質(zhì)元素存在。 樣品室溫介電性能較好，室溫介電常數(shù)均在2000以上，介電性能頻率穩(wěn)定性較好；樣品介電、壓電性能與其晶粒度密切相關(guān)，SPS技術(shù)可以通過各工藝參數(shù)的變化來控

3、制燒結(jié)樣品的晶粒度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料性能的控制。 對(duì)樣品進(jìn)行擊穿電壓和壓電系數(shù)的測(cè)試表明：燒結(jié)體內(nèi)極其微量的游離碳元素對(duì)樣品的壓電性能仍然有較大的劣化作用，建議使用BN等涂料代替碳紙作為模具包覆填料。 與常規(guī)燒結(jié)相比，SPS技術(shù)可以大大地縮短燒結(jié)時(shí)間，降低燒結(jié)溫度，快速制備組織致密、均勻的材料，同時(shí)，在同等晶粒度情況下獲得較好的介電性能。對(duì)SPS燒結(jié)的機(jī)理分析認(rèn)為：脈沖電磁場(chǎng)效應(yīng)和局部等離子體的產(chǎn)生是促進(jìn)擴(kuò)散和加速物質(zhì)遷移