噴霧造粒工藝對(duì)PZT粉體特性及陶瓷微觀結(jié)構(gòu)與電性能的影響.pdf

1、密級(jí)桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文（全日制專業(yè)學(xué)位碩士）（全日制專業(yè)學(xué)位碩士）題目：目：噴霧造粒工藝對(duì)噴霧造粒工藝對(duì)PZTPZT粉體特性及陶瓷微觀粉體特性及陶瓷微觀結(jié)構(gòu)與電性能的影響結(jié)構(gòu)與電性能的影響（英文（英文）EffectsofSprayGranulationProcessontheacteristicofPZTPowdersMicrostructureElectricalPropertiesofCeramics研究生學(xué)號(hào):13103

2、02002研究生姓名:宋海深指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):周沁副教授申請(qǐng)學(xué)位門類:工程碩士學(xué)科、?？啤I(yè)名稱:材料工程提交論文日期:2016年4月論文答辯日期:2016年6月摘要I摘要PbZrO3PbTiO3(PZT)二元系固溶體具有比BaTiO3更優(yōu)的性能。在壓電PZT體系中，各材料的居里點(diǎn)都比BaTiO3的高，并存在著與溫度無關(guān)的準(zhǔn)同型相界（MPB）。在準(zhǔn)同型相界（MPB）附近的PZT壓電陶瓷的機(jī)電耦合系數(shù)和機(jī)械因數(shù)都比B

3、aTiO3的大，溫度和時(shí)間的穩(wěn)定性都要比BaTiO3的好。PZT經(jīng)改性后，其壓電性能還能提高，因此，在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，改性后的PZT就成為了占優(yōu)勢(shì)的壓電陶瓷。目前，為了滿足各個(gè)領(lǐng)域?qū)ZT陶瓷的性能要求，人們對(duì)PZT陶瓷的研究主要集中在配方的改進(jìn)問題上，但是對(duì)于如何制備高質(zhì)量的PZT粉體的研究并不多見。因此，本文在水基PZT體系下，研究了漿料的分散特性，制備出高固相量低粘度的料漿。采用離心式噴霧造粒的方法，優(yōu)化了噴霧造粒的工藝參數(shù)，制備出

4、球形度良好、松裝密度和流動(dòng)性、成形性能俱佳的粉體，為制備出致密性高、性能良好的PZT陶瓷提供保障。采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)技術(shù)制備PZT陶瓷，探討了陶瓷的致密性與素坯的密度、燒結(jié)的最高溫度之間的關(guān)系。通過對(duì)固相燒結(jié)工藝的優(yōu)化，制備出致密度高，無表面氣孔的壓電陶瓷，明顯提高PZT壓電陶瓷器件的力學(xué)性能和壓電性能。采用添加高分子分散劑對(duì)細(xì)粉碎進(jìn)行優(yōu)化，以防止出現(xiàn)“逆研磨現(xiàn)象”，促進(jìn)料漿的分散。PZT作為一種典型的瘠性材料，若無添加黏結(jié)劑將無法進(jìn)行

5、成型。故采用在PZT水基漿料添加黏結(jié)劑的方法，利用聚乙烯醇PVA的“液橋力”和“固橋力”的作用，對(duì)一次粒子進(jìn)行“造粒”，形成二次粒子。實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)在PZT水基漿料添加聚乙烯醇PVA后，漿料的粘度急劇下降，與前人研究結(jié)果相反，對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行合理解釋。采用離心式噴霧造粒的方式對(duì)PZT水基料漿進(jìn)行噴霧造粒，研究了噴霧造粒粉體的形貌、物理特性與成型的關(guān)系。通過對(duì)造粒工藝參數(shù)進(jìn)行單一變量法研究，系統(tǒng)研究各個(gè)影響因素的影響權(quán)重。最終確認(rèn)在料漿的固

6、含量為65wt%時(shí)，黏合劑PVA的添加量為0.7wt%，粉體細(xì)粉碎的粒度D50≤0.5μm和D90≤0.8μm時(shí)，進(jìn)出風(fēng)口溫度分別為220℃和120℃時(shí)，霧化盤轉(zhuǎn)速12000rmin時(shí)，噴霧造粒的PZT粉體和PZT原料粉相比，松裝密度從原來的1.27gcm3提高到2.02gcm3，流動(dòng)性從81s50g提高到27s50g，安息角從42減少到28，粉體的流動(dòng)性和松裝密度得到明顯的提高。針對(duì)噴霧干燥中出現(xiàn)的缺陷顆粒形貌，結(jié)合顆粒的成長機(jī)制，給