放電等離子燒結鈦酸鋇壓電陶瓷組織及性能研究.pdf

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

2、品組織的影響最不明顯。 X-Ray、EDS和SEM分析表明，SPS燒結樣品為純凈的、單一的四方相結構，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結果顯示，燒結體整體上結構非常致密，分布均勻，晶粒間結合比較緊密，晶界平直潔凈，無雜質元素存在。 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，SPS技術可以通過各工藝參數(shù)的變化來控

3、制燒結樣品的晶粒度，從而實現(xiàn)對材料性能的控制。 對樣品進行擊穿電壓和壓電系數(shù)的測試表明：燒結體內極其微量的游離碳元素對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)燒結相比，SPS技術可以大大地縮短燒結時間，降低燒結溫度，快速制備組織致密、均勻的材料，同時，在同等晶粒度情況下獲得較好的介電性能。對SPS燒結的機理分析認為：脈沖電磁場效應和局部等離子體的產(chǎn)生是促進擴散和加速物質遷移