织构化工艺在无铅压电陶瓷中的应用

近年来, 织构化工艺作为一种提高无铅陶瓷压电性能的有效方法, 在国内外得到了广泛地研究和关注. 本文综述了几种常用的织构化工艺, 包括热处理技术、非等轴粒子取向固化技术、模板晶粒生长技术、反应模板晶粒生长技术和多层晶粒生长法的发展与应用, 并详细讨论了每一种工艺对陶瓷微结构和织构化生长机制的影响.     

模板晶粒生长技术制备SrBi2Nb2O9织构陶瓷

以熔盐法制备的片状SrBi2Nb2O9晶体为模板剂,采用模板晶粒生长技术和流延法制备了Sr-Bi2Nb2O9织构陶瓷,研究了模板含量对SrBi2Nb2O9织构陶瓷烧结行为、织构度、显微结构的影响。结果表明:模板含量为10wt%时,1200℃保温2h烧结可获得体积密度最大的SrBi2Nb2O9织构陶瓷,模板含量继续增加,体积密度降低;织构陶瓷的晶粒尺寸随模板含量的增加而逐渐增大,且晶粒取向性生长趋于明显,当模板含量为10wt%时,织构化SrBi2Nb2O9陶瓷的晶粒取向率f达到最大值,为0.81;织构化陶瓷的压电常数d33达到13pC/N,高于固相法制备的陶瓷的压电常数。     

无铅压电陶瓷粉体的制备和晶粒定向生长技术

材料体系及其制备技术是新材料研究中的两个重要内容.从无铅压电陶瓷的粉体制备和晶粒定向生长两方面介绍了无铅压电陶瓷的制备技术研究(如机械化学法、溶胶-凝胶法、反应模板晶粒生长技术等)及其进展,并分析了各种制备方法的优缺点.     

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备和掺杂改性研究进展

结合目前有关铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的研究,综述了近年来铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷的成型、烧结以及陶瓷的织构化特别是反应模板晶粒取向等制备技术上研究的新进展,并比较分析了NNK、NNK-LN、NNK-LT-LS等不同的掺杂改性体系在压电性能上的差异和改进.结果显示,改进后的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷致密度高,在压电、介电等性能上均有大幅度的提高,并且出现较宽的准同型相界.最后从不同方面展望了今后铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在性能改进上的研究趋势及其制备技术上可能的进展.     

织构化SrBi2Nb2O9陶瓷的制备工艺研究

以熔盐法合成各向异性的片状单相SrBi2Nb2O9 (SBN) 陶瓷粉体作为模板,采用模板晶粒生长(TGG)技术成功得制备出织构化SrBi2Nb2O9 (SBN) 陶瓷.通过SEM和XRD分析了烧结制度及模板尺寸对SBN陶瓷晶粒取向率的影响.结果表明,晶粒取向率随着烧结温度、烧结时间、升温速率、模板尺寸的升高而升高.合理控制制备工艺可获得晶粒取向率为0.89的高度织构化SBN陶瓷.织构化SBN陶瓷的相对体积密度随着模板平均粒径的增加而降低.在高温阶段,片状SBN模板晶粒消耗周围的基体粉体沿着流延方向生长,从而最终得到晶粒高度定向的陶瓷.     

强磁场作用下织构无铅压电陶瓷的研究进展

近年来强磁场作为一种新型的陶瓷织构方法得到国内外的广泛关注.介绍了强磁场的织构工作原理,综述了应用强磁场对铋层状、钨青铜和钙钛矿结构无铅压电陶瓷进行织构的研究进展,详细讨论了强磁场下晶粒取向无铅压电陶瓷的微观结构和性能.     

钛酸铋钠基陶瓷的烧结机制

应用晶粒生长动力学唯象理论研究籽晶模板对0．94Na0.5Bi0.5TiO3-0．06BaTiO3无铅压电织构陶瓷烧结机制的影响规律,确定了晶粒生长动力学指数和激活能,探讨了籽晶含量对陶瓷晶粒生长的作用机理。实验结果表明：籽晶Bi2.5Na3.5Nb5O18含量小于或等于15wt％时,晶粒生长以界面反应和晶格扩散两种机制控制,籽晶含量大于或等于20wt％时,以界面反应机制为主;取向长条晶需要的激活能小而容易生长,且晶粒尺寸比等轴晶大。     

钛酸钡基无铅压电陶瓷研究的新进展

着重从引入新组元(如BaZrO3、Bi0.5Na0.5TiO3等)和采用新的制备技术(如微波烧结、二步烧结、晶粒取向生长技术等)两个方面综述了近期BaTiO3基压电陶瓷的研发进展,并就BaTiO3基压电陶瓷今后的研发提出了几点建议.     

铌酸钠钾基无铅压电陶瓷制备技术新进展

碱金属铌酸盐系无铅压电陶瓷以其优越的压电性能和较高居里温度倍受关注.结合目前有关KNbO3-NaNbO3(KNN)基无铅压电陶瓷的报道,综述了近年来铌酸钠钾基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷的成型、烧结以及晶粒取向等制备技术研究的新进展,并从不同方面展望了今后铌酸钠钾基无铅压电陶瓷性能研究及其制备技术上可能的进展.     

无铅压电陶瓷织构化工艺及应用进展

材料微结构的织构化能充分发挥材料中晶体各向异性所表征的物理效应,改善材料的性能。评述了近年来织构化工艺在无铅压电陶瓷材料研究中的应用和进展状况,归纳和分析了热锻(HF)、模板晶粒生长(TGG)、反应模板晶粒生长(RTGG)和多层晶粒生长(MLGG)等技术间的差异、优缺点以及应用范围。重点讲述了TGG和RTGG技术在高对称性钙钛矿型NBT陶瓷中的应用及织构化过程中的晶粒生长机制,展望了今后的发展趋势。     

钙钛矿型织构化无铅压电陶瓷的研究进展

控制陶瓷材料的微观结构,使之在某个方向上择优取向(即织构化)是提高多晶陶瓷介电、压电性能的重要途径之一.基于织构化流程的特点,综述了钙钛矿系无铅压电材料的TGG工艺、种晶的选择与合成方法以及织构化材料的表征技术,提出了无铅压电材料织构化工艺的发展趋势.     

Grain-oriented fabrication of bismuth titanate ceramics and its electrical properties

The concept of grain-oriented fabrication in ceramics, which utilizes anisotropy either in morphology or some specific property of the particle, is reviewed. A fabrication method, which maximizes the grain orientation, is described for Bi(4)Ti(3)O(12 ). The process utilized plate-like morphology of Bi(4)Ti (3)O(12) particles and yielded a ceramic with an X-ray density of 95.4% and an unprecedented value of 100% for Lotgering's orientation factor in the direction of orientation. The dielectric and piezoelectric properties of this ceramic are described and compared to single crystal values. Complex impedance analysis of the ceramics was used to explain the dielectric relaxations at elevated temperatures. The use of grain-oriented fabrication as a practical technique for making polycrystalline ceramics with electrical properties close to those of single crystals (in the direction of orientation) is emphasized. The use of grain-oriented Bi(4)Ti(3)O(12) ceramics as a high-temperature piezoelectric transducer is suggested.     

弛豫铁电单晶及织构陶瓷的研究进展

综述了近年来弛豫铁电单晶和织构陶瓷的制备及其介电、压电性能的研究进展。弛豫铁电单晶的制备方法主要有高温溶液法、布里奇曼法和固态再结晶法，尺寸可达40mm以上，(001)切片压电常数d33最大可达3000pC／N，k3达到0.93，但是成分不均匀仍是影响晶体压电性能的一个主要因素。织构陶瓷的制备方法主要为固态再结晶法(TGG法和RTGG法)，其耗时短、成本低，压电性能可达到单晶的60％～80％，介电常数甚至可以超过部分单晶，是一个新的发展方向。     

PLMN、PLN、PMN体系压电陶瓷性能与结构的对比研究

在ＰＬＮ－ＰＺＴ、ＰＭＮ－ＰＺＴ两个三元素基础上制备的ＰＬＭＮ－ＰＺＴ四元素系压电陶瓷综合了两个三元素材料的优点，既具有良好的压电性能又具小的损耗，是一种优良的压电变压器材料。通过三个体系的比较，ＰＬＭＮ－ＰＺＴ四元材料适中的四方度、晶粒尺寸及晶界处锰的析出是它具有良好压电、介电性能的结构基础。     

Investigation of ferroelectric properties on nanocrystalline barium titanate ceramics

Dense nanocrystalline BaTiO₃ (BT) ceramics with 50 nm average grain size obtained by spark plasma sintering were investigated. The dielectric data showed a ferropara phase transition with a maximum permittivity of 1,602 at 120°C and at 1 kHz. The polarization reversal characteristics were measured, and the typical piezoelectric hysteresis loop was recorded. The asymmetry of permanent polarization and coercive field in polarization-electric field curves were obtained and attributed to the existence of an internal electric field. The present results provide experimental evidence, indicating that if a critical grain size exists for ferroelectricity, then it is less than 50 nm for polycrystalline BT ceramics.