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粉體粒度測試系統(tǒng)分析粉體粒度對陶瓷的影響
  • 發(fā)布日期:2017-11-20      瀏覽次數(shù):2625
    •    粉體粒度測試系統(tǒng)分析粉體粒度對陶瓷的影響
        壓電陶瓷是一種能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。與壓電單晶材料相比,具有機(jī)電耦合系數(shù)高,壓電性能可調(diào)節(jié)性好,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,易于制備且能制得各種形狀、尺寸和任意極化方向的產(chǎn)品,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星廣播、電子設(shè)備、生物以及航空航天等領(lǐng)域。
        然而,目前所使用的壓電陶瓷體系主要是鉛基壓電陶瓷,這些陶瓷材料中PbO(或Pb3O4)的含量約占原料總質(zhì)量的70%左右。由于PbO、Pb3O4等含鉛化合物在高溫時(shí)的揮發(fā)性,這些陶瓷在生產(chǎn)、使用及廢棄過程中都會對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成很大的危害。如果對含鉛陶瓷器件回收實(shí)施無公害處理,所需成本也會很高。另一方面,PbO的揮發(fā)也會造成陶瓷的化學(xué)計(jì)量比偏離配方中的化學(xué)計(jì)量比,造成產(chǎn)品的一致性和重復(fù)性降低。因此,研制和開發(fā)對環(huán)境友好的無鉛壓電陶瓷成為一項(xiàng)緊迫且具有重大實(shí)用意義的課題。
        無鉛壓電陶瓷,又被稱為環(huán)境友好壓電陶瓷,其直接表層含義指不含鉛、又具有滿意的高的壓電性能的壓電陶瓷材料。目前國內(nèi)外研究的無鉛壓電陶瓷體系主要包括:BaTiO3基無鉛壓電陶瓷,(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基無鉛壓電陶瓷,鉍層狀結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷及鈮酸鹽基無鉛壓電陶瓷(包括鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的堿金屬鈮酸鹽和鎢青銅結(jié)構(gòu)鈮酸鹽)。
        粉體粒度對3Y-TZP材料微觀結(jié)構(gòu)的影響:從兩種材料的表面和斷面的XRD圖譜中可以看出,兩種材料的原粉只有單一的t相氧化鋯,無單斜(m)相氧化鋯的衍射峰出現(xiàn)。而燒結(jié)后在表面(代表材料內(nèi)部)只有微米粉燒結(jié)體出現(xiàn)了m相,納米粉燒結(jié)體仍是全部由t相組成,這可能是微米粉燒結(jié)溫度高,燒結(jié)后晶粒有異常長大,超過了相變臨界晶粒尺寸,冷卻時(shí)自發(fā)產(chǎn)生了少量相變;斷面上兩者均出現(xiàn)了m相氧化鋯的衍射峰。通過計(jì)算得知:斷裂時(shí)納米顆粒燒結(jié)的試樣較微米顆粒燒結(jié)的試樣發(fā)生t-m相變的相變量大。SEM照片提示:納米粉燒結(jié)試樣的微觀結(jié)構(gòu)更為均勻、致密,顆粒分布范圍窄;而微米粉燒結(jié)體有少量不規(guī)則小氣孔,在微米顆粒的試樣中出現(xiàn)了晶粒的異常長大現(xiàn)象,這是由于在這些顆粒周圍存在的毛細(xì)孔阻礙正常晶粒的生長,原料粉中的較大顆粒將其吞并所致,這對微米顆粒的力學(xué)性能的提高會起一定的負(fù)面作用。在晶粒尺寸上,由于納米粉原始顆粒小,加之燒結(jié)溫度又低于微米粉,晶粒尺寸比微米粉燒結(jié)的材料小。
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