PZT 95-5粉體的沖擊波合成及燒結研究.pdf

1、PZT基壓電陶瓷材料具有性能優(yōu)異、穩(wěn)定、容易制造、價格低廉等優(yōu)點，已被廣泛應用于電子元器件中。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℃)進行，不能滿足更高性能需要。為此，對該體系的改性和燒結研究是很有必要的。本文采用沖擊波技術對PZT

2、95/5粉體進行沖擊合成和活化改性，然后對燒結工藝過程進行優(yōu)化設計，同時探討其活化燒結機制，并進一步研究燒結工藝參數(shù)的影響。 首先，本研究中分析和設計了擴大樣品處理量的柱面沖擊波加載實驗方案，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試手段進行表征，研究了沖擊波作用對粉體性能和燒結特性的影響。

3、同時，采用正交試驗法對沖擊合成試樣的燒結工藝進行了優(yōu)化分析，其較優(yōu)的制備工藝為：燒結溫度1200℃，保溫時間3h，燒結升溫速率10℃/min，高溫氧化處理溫度△150℃，氧化處理時間0.5h。其次，對燒結過程中的一些現(xiàn)象和特性進行了簡要闡述，并利用球模型推導的擴散機制的燒結方程獲得PZT95/5陶瓷的燒結活化能，簡要探討了沖擊合成樣品在反應燒結過程中的熱力學基礎及動力學條件。結果表明，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，同時由于沖擊波的活化作用和破碎作用，使粉體晶粒細化，并產(chǎn)生一定程度的晶格畸變，可顯著改善陶瓷的燒結性能。該試樣在1200℃無壓燒結3h，陶瓷體致密度達到7.79g·cm<'-3>，其燒結活化能由固相合成試樣的242.57kJ·mol<'-1>降低為115.12 kJ·mol<'-1>。，起到活化燒結的目的。 另外，工藝對顯微結構的形成很關鍵，而顯微結構均勻性對電性能影響很大。因此我們討論了成型工藝、燒結工藝包括燒結溫度