PZT 95-5粉體的沖擊波合成及燒結(jié)研究.pdf

1、PZT基壓電陶瓷材料具有性能優(yōu)異、穩(wěn)定、容易制造、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于電子元器件中。而Zr/Ti摩爾比為95/5的鋯鈦酸鉛壓電陶瓷體系[Pb(Zr<,0.95>Ti<,0.05>)O<,3>，簡(jiǎn)稱PZT95/5]因具有優(yōu)異的壓電、鐵電性能一直是積極研究的方向之一。但是，目前PZT95/5體系的研究多數(shù)在較高溫度(不低于1250℃)進(jìn)行，不能滿足更高性能需要。為此，對(duì)該體系的改性和燒結(jié)研究是很有必要的。本文采用沖擊波技術(shù)對(duì)PZT

2、95/5粉體進(jìn)行沖擊合成和活化改性，然后對(duì)燒結(jié)工藝過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)探討其活化燒結(jié)機(jī)制，并進(jìn)一步研究燒結(jié)工藝參數(shù)的影響。 首先，本研究中分析和設(shè)計(jì)了擴(kuò)大樣品處理量的柱面沖擊波加載實(shí)驗(yàn)方案，確保樣品安全回收；以ZrO<,2>、Pb<,2>O<,4>和TiO<,2>為原料，采用該裝置合成了PZT95/5粉體，并用XRD、SEM、DSC-TG、FTIR及激光粒度儀等多種測(cè)試手段進(jìn)行表征，研究了沖擊波作用對(duì)粉體性能和燒結(jié)特性的影響。

3、同時(shí)，采用正交試驗(yàn)法對(duì)沖擊合成試樣的燒結(jié)工藝進(jìn)行了優(yōu)化分析，其較優(yōu)的制備工藝為：燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間3h，燒結(jié)升溫速率10℃/min，高溫氧化處理溫度△150℃，氧化處理時(shí)間0.5h。其次，對(duì)燒結(jié)過程中的一些現(xiàn)象和特性進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，并利用球模型推導(dǎo)的擴(kuò)散機(jī)制的燒結(jié)方程獲得PZT95/5陶瓷的燒結(jié)活化能，簡(jiǎn)要探討了沖擊合成樣品在反應(yīng)燒結(jié)過程中的熱力學(xué)基礎(chǔ)及動(dòng)力學(xué)條件。結(jié)果表明，利用沖擊波的高溫高壓作用可以合成純鈣鈦礦相PZT95

4、/5粉體，同時(shí)由于沖擊波的活化作用和破碎作用，使粉體晶粒細(xì)化，并產(chǎn)生一定程度的晶格畸變，可顯著改善陶瓷的燒結(jié)性能。該試樣在1200℃無壓燒結(jié)3h，陶瓷體致密度達(dá)到7.79g·cm<'-3>，其燒結(jié)活化能由固相合成試樣的242.57kJ·mol<'-1>降低為115.12 kJ·mol<'-1>。，起到活化燒結(jié)的目的。 另外，工藝對(duì)顯微結(jié)構(gòu)的形成很關(guān)鍵，而顯微結(jié)構(gòu)均勻性對(duì)電性能影響很大。因此我們討論了成型工藝、燒結(jié)工藝包括燒結(jié)溫度