功能陶瓷ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-02 12:06 本頁面
【文章內容簡介】 電陶瓷在交變電場的作用下，會產生交替的伸長和收縮，從而形成與激勵電場頻率相一致的受迫機械振動。對于具有一定形狀、大小和被覆工作電極的壓電陶瓷體稱為壓電陶瓷振子。彈性常數是反映材料在彈性形變范圍內應力與應變關系的物理量。 ② 機械品質因數（ mechanical quality factor）：機械品質因數也是衡量壓電陶瓷材料的一個重要參數。它表示在振動轉換時，材料內部能量消耗的程度。機械品質因數越大，能量的損耗越小。產生損耗的原因在于內摩擦。 鐵電陶瓷 壓電陶瓷的生產工藝 壓電陶瓷生產的主要工藝流程：配料 球磨 過濾、干燥 預燒 二次球磨 過濾、干燥 過篩 成型 排塑 燒結 精修 上電極 燒銀 極化 測試。 ① 原料處理 首先，根據化學反應式配料。所用的原料大多數是金屬氧化物，少數也可用碳酸鹽。為使生成壓電陶瓷的化學反應順利進行，要求原料細度一般不超過 2?m（平均直徑）。提高原料純度，有利于提高產品質量。 鐵電陶瓷 壓電陶瓷的生產工藝 ② 預燒中的反應過程 預燒過程一般需經過四個階段：線性膨脹（室溫 400℃ ），固相反應（ 400750℃ ），收縮（ 750850℃ ），和晶粒生長（ 800900℃ 以下）。 ③ 成型和排塑 原料經預燒后，就合成了固溶體化合物。再經一次粉碎，便可成型。成型可根據不同的要求采用軋膜、壓型或等靜壓等方式。成型之前需加入粘合劑。對軋膜的情況，粘合劑一般是粉料質量的 1520%；對壓型的情況，只需加 5%左右。過多的粘合劑會使制品的致密度降低。成型后生坯中的粘合劑、水分等必須加溫排去，成為排塑或排膠。 鐵電陶瓷 壓電陶瓷的生產工藝 ④ 上電極 排塑后的生坯重新裝爐燒結。燒成的陶瓷經精修、研磨、清潔后，就可以被覆上電極。被覆電極一般采用涂布銀漿烘干，然后裝爐，加熱到 750℃ ，保溫 1020分鐘，使銀漿中的氧化銀還原為銀，并燒滲到陶瓷表面，形成牢固結合層。也可采用真空蒸鍍或化學沉積等辦法來被電極。被上電極的產品便可進行人工極化處理。 ⑤ 影響燒結的因素 影響燒結的因素很多。首先是配方的化學組成，當配方組成中有足夠的活動離子時，燒結容易進行。 ⑥ 極化 壓電陶瓷必須經過極化后才有壓電性。極化就是在直流電場作用下使電疇沿電場方向取向。 鐵電陶瓷 壓電陶瓷的應用 目前，壓電陶瓷的應用已日益廣泛，但仍可大致分為壓電振子和壓電換能器兩大類。前者主要是利用振子本身的諧振特性，要求壓電、介電、彈性等性能穩(wěn)定，機械品質因數高。后者主要是將一種能量形式轉換成另一種能量形式，要求機電耦合系數和品質因數高。 典型的壓電陶瓷有鈦酸鋇系、鈦酸鉛等。 鐵電陶瓷 敏感陶瓷 敏感陶瓷的分類及應用 敏感陶瓷是某些傳感器中的關鍵材料之一，用于制作敏感元件，敏感陶瓷多屬半導體陶瓷，是繼單晶半導體材料之后，又一類新型多晶半導體電子陶瓷。敏感陶瓷用于制造敏感元件， 是根據某些陶瓷的電阻率、電動勢等物理量對熱、濕、光、電壓及某種氣體、某種離子的變化特別敏感這一特性 ，按其相應的特性，可把這些材料分別稱作熱敏、濕敏、光敏、壓敏、氣敏及離子敏感陶瓷。此外，還有具有壓電效應的壓力、位置、速度、聲波敏感陶瓷，具有鐵氧體性質的磁敏感陶瓷及具有多種敏感特性的多功能敏感陶瓷等。這些陶瓷已廣泛應用于工業(yè)檢測、控制儀器、交通運輸系統(tǒng)、汽車、機器人、防止公害、防災、公安及家用電器等領域。 敏感陶瓷的結構與性能 陶瓷是由晶粒、晶界、氣孔組成的多相系統(tǒng)，通過人為摻雜，造成晶粒表面的組分偏離，在晶粒表面產生固溶、偏析及晶格缺陷；在晶界處產生異質相的析出、雜質的聚集、晶格缺陷及晶格各種異性等。這種晶粒邊界層的組成、結構變化，顯著改變了晶界的電性能，從而導致整個陶瓷電氣性能的顯著變化 （產生敏感特性的機理）。 敏感陶瓷 敏感陶瓷的結構與性能 目前已獲得實用的半導體陶瓷可分為： （ 1）主要利用晶粒本身的性質，（ 2）主要利用晶界和晶粒間析出的性質，（ 3）主要利用陶瓷的表面性質等三種類型。有代表性的應用舉例如下： （ 1）主要利用晶體本身的性質： NTC熱敏電阻、高溫熱敏電阻、氧氣傳感器。 （ 2）主要利用晶界性質的： PTC熱敏電阻、 ZnO系壓敏電阻。 （ 3）主要利用表面性質的： 各種氣體傳感器、溫度傳感器。 敏感陶瓷 敏感陶瓷的半導體化過程 敏感陶瓷絕大部分是由各種氧化物組成的，由于這些氧化物多數具有比較寬的禁帶，在常溫下它們都是絕緣體，要使它們變?yōu)榘雽w， 需要一個半導體化的過程。所謂半導化，就是指在禁帶中形成附加能級：施主能級或受主能級。一般來說，這些施主能級多數是靠近導帶底的，而受主能級多數是靠近價帶頂的。即它們的電離能一般比較小，在室溫下就可以受到熱激發(fā)產生導電載流子，從而形成半導體。形成附加能級主要有兩個途徑：不含雜質的氧化物主要通過化學計量比偏離來形成；而含雜質的氧化物附加能級的形成還與雜質缺陷有關。
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