铁电陶瓷材料的应用以及生产工艺之四

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铁电陶瓷和它的应用

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功能陶瓷材料及应用(铁电陶瓷篇)(1)

• 类钙钛矿层：(An-1BnO3n+1)2-
• 铋层：(Bi2O2)2+
• 层面与氧八面体的四重轴垂
h
直，每隔n个2类9 钙钛矿氧八
• A=Bi, B=Mo, n=1Bi2MoO6 • A=Sr, B=Ta, n=2 SrBi2Ta2O9 • A=Bi, B=Ti, n=3 Bi4Ti3O12 • A=Ba,B=Ti, n=4 BaBi4Ti4O15
如K6Li4Nb10O30
h
25
• 钨青铜结构铁电体一般为四方对称型4mm • 有些呈正交对称性，如Pb5-xBaxNb10O30在x>1.9时属四方对称型
4mm, x<1.9时属正交对称型mm2。 • 钨青铜型铁电体自发极化也起因于离子的相对位移，处于氧八面
体中心和A1、A2位置上的金属离子，相对于附近氧离子平面发生位移，
• 对于四方钨青铜结构，Ps沿c轴。
h
26
• 有相当数量的晶体属于钨青铜结构,如:
偏铌酸铅（PbNb2O6）、铌酸钡钠、铌酸锶钡、铌酸锂钾、铌酸锶钾、铌酸锶钠、铌酸锶钠、铌酸钡钾、铌酸锶锂钾、铌酸锶锂钠、铌酸钡锶钾、铌酸钡锶锂等
• 重要的高介微波介质陶瓷：如BaO-Ln2O3-TiO2
h
27
Pb(Ni1/3Nb2/3)O3和Pb(Sc1/2Ta1/2)O3（分别简称PMN、PZN、PNN和 PST）等
h
2
Typical Relaxor Ferroelectrics
• Relaxor
Tm (oC) m Firing temperature (oC)
• Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 112 • Pb(Fe2/3W1/3)O3 -90 • Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 -12 • Pb(Ni1/3Nb2/3)O3 -150 • Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 140 • Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 26

关于铁电新型材料的开发及应用

铁电新型材料的开发及应用摘要铁电阴极材料是一种在脉冲电压或脉冲激光鼓励下从铁电材料外表获得脉冲强流电子发射的新型功能材料，同传统的热电子阴极相比具有许多独特的优点，因而在高物理、电子学、真空微电子等领域有可能取代普通热阴极及场发射阴极。

目前,它作为一种极有前途的阴极材料,己引起各国科学家的高度重视"本文初步探讨了PZT 铁电陶瓷阴极的制作工艺和LiNbO3铁电单晶阴极上下电极的制作工艺，并实际制备了PZT 铁电陶瓷阴极和LiNbO3铁电单晶阴极。

同时，还对这两种阴极进展了电子发射实验，对于PZT 铁电陶瓷阴极获得了64A/cm2的峰值发射电流，到达了国内外同期水平；对于LiNbO3铁电单晶阴极首次获得了58A/cm2的峰值发射电流。

关键词铁电材料极化反转外表等离子体空间电荷AbstractFerroelectric cathode materials is a pulse voltage or pulse laser pulse from the ferroelectric material surface by a strong flow electron emission of new functional materials, pared with the conventional thermionic cathode has many unique advantages, and high in areas such as physics, electronics, vacuum microelectronics could replace ordinary hot cathode and field emission cathode Ferroelectric cathode is one of the novel materials from which electrons can beemitted when voltage or laser pulse is applied。

铁电陶瓷的应用

铁电陶瓷的应用铁电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有铁电性质，能够在电场的作用下产生电极化，因此在许多领域都有广泛的应用。

下面将就铁电陶瓷在电子产品、医疗领域、能源行业和航空航天领域的应用进行详细介绍。

一、电子产品领域铁电陶瓷可用于电子产品中的压电元件、传感器和微机电系统等方面。

在压电元件中，铁电陶瓷能够在电场的作用下产生变形，因此可用于制造压电换能器，如压电陶瓷谐振器、压电陶瓷声波传感器等，广泛应用于手机、电脑、无线通信设备等电子产品中。

铁电陶瓷的压电性质也使其成为一种优秀的传感器材料，可用于制造加速度传感器、压力传感器等，应用于汽车、航空航天等领域。

在微机电系统中，铁电陶瓷可以作为微型压电马达、微型压电致动器等微型机电设备的材料，有望在微机电系统领域发挥重要作用。

二、医疗领域铁电陶瓷在医疗领域的应用主要体现在超声诊断设备和超声治疗设备中。

铁电陶瓷通过其压电效应可以将电能转化为机械能，被应用于超声探头中，用于超声成像、超声检查等医学诊断手段。

在超声治疗设备中，铁电陶瓷也可用于制造超声振荡器、超声换能器等设备，用于进行超声治疗、超声碎石等医学治疗手段。

三、能源行业在能源行业中，铁电陶瓷可以用于制造压电发电装置、压电储能装置等设备。

通过铁电陶瓷的压电效应，可以将机械能转化为电能，因此可以应用于压电发电装置中，例如压电陶瓷发电装置、压电陶瓷振动发电装置等，用于收集环境中的振动能量、压力能量、声波能量等，实现能源的收集和转化。

铁电陶瓷也可以作为储能装置的材料，用于制造高效的压电式储能装置，可以在电能较少的地方储存能量，为一些特殊场合提供电能支持。

四、航空航天领域在航空航天领域，铁电陶瓷的应用主要体现在航空航天制导系统、主动噪音控制系统等方面。

通过铁电陶瓷的压电效应，可以实现超高精度的航空制导系统，例如利用压电陶瓷制造的压电陶瓷马达、压电陶瓷致动器等机电装置，可以实现航空器舵面的微小调整和控制。

铁电陶瓷也可以用于制造主动噪音控制系统中的压电换能器、压电陶瓷传感器等，通过其压电特性调整和控制飞机、航天器的噪音和振动，提高航空航天器的舒适性和性能稳定性。

铁电陶瓷材料的研究现状和应用

铁电陶瓷材料的研究现状和应用1、层状铁电陶瓷（1）Bi系目前，研究较多、并且用于制备铁电陶瓷材料的是钙钛矿结构的锆钛酸铅（简称PZT）系列。

此系列的突出优点是剩余极化较大Pr（10~35 μC/cm 2）、热处理温度较低（600℃左右）。

但是随着研究的深入，人们发现，在经过累计的极化反转之后PZT系列性能退化，主要表现在出现高的漏电流和较严重的疲劳问题，另外，铅的挥发对人体也有害。

因此研究和开发性能优良且无铅的铁电陶瓷具有重要的现实意义。

而铋系层状钙钛矿结构材料属于铁电材料类且性能较好又不含铅，因此受到人们的广泛关注。

（2）(Pb,Ba)(Zr,Ti)O3系(Pb,Ba)(Zr,Ti)O3（简称PBZT）系陶瓷与Pb(Zr,Ti)O3(PZT)同属于ABO3型钙钛矿结构，具有较大的电致伸缩应变，在电子微位移动领域已得到广泛应用。

但在使用过程中发现这类铁电陶瓷因其脆性和较低的强度影响了其产品的耐久性和使用寿命，因此改善其机械性能已引起人们的重视。

2、弛豫型铁电陶瓷弛豫型铁电体（relaxation ferroelectrics，简称RF）是指顺电—铁电转变属于弥散相变的一类铁电材料，它同时具有铁电现象和弛豫现象。

与典型铁电体相比，弛豫型铁电体的一个典型特征是复介电常数（ε*(ω) =ε'(ω) −ε"(ω)，ω为角频率）的实部ε'(ω)随温度变化呈现相对宽且变化平缓的峰，其最大ε'(ω)值对应的温度Tm随ω的增加而向高温移动。

该特征与结构玻璃（structureglass）化转变、自旋玻璃（spin glass）化转变的特征极为相似。

所以，弛豫型铁电体又被称为极性玻璃（polar glass），相应的弛豫铁电相变又被称为极性玻璃化转变。

迄今为止，虽然人们对弛豫铁电相变进行了大量的实验测量和理论探索，但是仍然没有被普遍接受的弛豫铁电相变模型，所以对弛豫铁电相变机制的研究一直是该领域研究的热点问题之一。

铁电陶瓷材料的应用

3 梁立梅谭咏梅,浅谈现代功能陶瓷的发展,Vol.27,2001,142-143 摘要现代功能陶瓷的特点是品种多、价格低、应用广、功能全、技术高、更新快。功能陶瓷在现代陶瓷中占据主导地位。功能陶瓷今后在性能方面会向着高效能、高可靠性、低损耗、多功能、超高功能以及智能化方向发展。
4 欧阳伟黄尚宇 ,电磁成形技术及其在功能陶瓷行业,Vol,NO.27,2006,237242
２铁电陶瓷及薄膜的制备
３铁电陶瓷平板显示技术的特点
2 铁电陶瓷及铁电发射
用于铁电发射的铁电陶瓷材料主要是一些锆钛酸铅透明陶瓷(PZT)和掺镧的锆钛酸铅透明陶瓷 (PLZT)等,这类陶瓷内部的电畴(即极性分子)经极化后趋向一致,表现出铁电性能。
铁电发射平板显示器由铁电陶瓷板(膜)、背电极、栅电极、荧光粉层和电路控制系统等组成 (图1)。铁电陶瓷(膜)可以是经预先极化的铁电陶瓷,也可以是未经极化的PZT、PLZT陶瓷[2]。
电磁成形技术作为高能、高效率技术用在粉末近终成形方面有着传统成形方法不能比拟的优越性，在功能陶瓷行业有巨大的
应用价值。本文阐述了电磁成形的基本原理和电磁粉末压制，介绍了电磁成形技术在功能陶瓷行业的应用及前景。
近年来, 欧美及日本等国科学界都在日益关注和研究一种新型的平板显示技术——铁电陶瓷平板显示器。它较好地解决了(FED)技术中的阴极制作工艺复杂的问题, 同时, 在许多性能上也有所改善。
摘要
1 铁电陶瓷平板显示技术就是利用一些铁电陶瓷材料所拥有的铁电发射性能制成电子发射阴极, 代替场致发射平板显示器中的微尖端场发射阵列, 较好地解决了(FED)技术中的阴极制作工艺复杂的问题．
摘要本文评述了各类显示器件的现的发展作了预测。

铁电陶瓷材料的应用以及生产工艺之七

铁电陶瓷材料的应用以及生产工艺之七铁电陶瓷材料，是指具有铁电效应的一类功能性陶瓷材料，它是热释电材料的一个分支。

可用于大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，可以制作介质放大器和相移器等。

利用其热释电性，可制作红外探测器等。

也用于制造光阀、光调制器、激光防护镜和热电探测器等。

广泛应用于航天、军工、新能源产品。

这里介绍，主要是参考它的加工工艺，比如为固体电解质的加工提供一定的参考。

另一方面是顺便了解一下这特种陶瓷的用途。

室温研磨法固相反应制备铁电陶瓷粉末：――机械合金化制备的铁电体：锆钛酸铅锆钛酸铅(Pb(ZrxTi1－X)O，或PZT)是PT和锆酸铅(PbZrO3或PZ)的固溶体，具有杰出的铁电、压电、热电和光电性能，广泛应用于传感器、声纳、微动台、旋转式激励器和热电传感器中。

有专家研究了用具有碳化钨筒和球的行星高能球磨机对(PbO、ZrO2和TiO2)混合物球磨不同时间后PZT相的形成情况。

球磨4h没有形成PZT，但PbO衍射峰大大变宽并弱化，球磨15和24h后，PZT成为主要相。

球磨过程中，相变会导致不同程度的体积膨胀。

研究表明，延长球磨时间，体积膨胀程度减小，意味着未反应的氧化物数量减少。

球磨24 h的混合物反应完全，故几乎没有观察到体积膨胀。

有专家通过行星球磨机对PbO、ZrO2、TiO2氧化物强化粉碎(高的球磨速度和大的球料比)5—480min后发现，球磨lh便得到PZT相及少量未反应的ZrO2，球磨2h时后相组成相同，未反应的ZrO2量达到最少。

对球磨粉末做比表面积测试后发现，球磨30min后其比表面积达到最大，并促进了初始氧化物间的反应，以致球磨1h后几乎得到纯PZT相，进一步延长球磨时间，粉末开始团聚，比表面积减小。

该成果表明通过增加球磨速度和球料比可减少消耗的时间并提高生产量。

――机械合金化制备的铁电体：铌镁酸铅轻巧的铌镁酸铅(Pb(Mg1／3Nb2／3)O3或PMN)弛豫铁电体广泛用于电容器、致动器和超声传感器等中。

铁电陶瓷材料的应用以及生产工艺之一

铁电陶瓷材料的应用以及生产工艺之一铁电陶瓷材料，是指具有铁电效应的一类功能性陶瓷材料，它是热释电材料的一个分支。

可以制作大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，可以制作介质放大器和相移器等。

利用其热释电性，可以制作红外探测器等。

也可用于制造光阀、光调制器、激光防护镜和热电探测器等。

广泛应用于航天、军工、新能源产品。

这里介绍的目的，主要是参考它的加工工艺，比如为固体电解质的加工提供参考。

另一方面是顺便了解一下这特种陶瓷的用途。

一般性描述：铁电陶瓷(ferroelectric ceramics)材料，是指具有铁电效应的一类材料，它是热释电材料的一个分支。

铁电陶瓷的主要特性为：(1)在一定温度范围内存在自发极化，当高于某一居里温度时，自发极化消失，铁电相变为顺电相；(2)存在电畴；(3)发生极化状态改变时，其介电常数-温度特性发生显著变化，出现峰值，并服从Curie-Weiss定律；(4)极化强度随外加电场强度而变化，形成电滞回线；(5)介电常数随外加电场呈非线性变化；(6)在电场作用下产生电致伸缩或电致应变。

其电性能：高的抗电压强度和介电常数。

在一定温度范围内(-55～+85℃)介电常数变化率较小。

介电常数或介质的电容量随交流电场或直流电场的变化率小。

铁电陶瓷拥有优良的电学性能，在一定温度范围内存在自发极化，当高于某一居里温度时，自发极化消失，铁电相变为顺电相；介电常数随外加电场呈非线性变化。

利用铁电陶瓷的高介电常数可制作大容量的陶瓷电容器；利用其压电性可制作各种压电器件；利用其热释电性可制作红外探测器；通过适当工艺制成的透明铁电陶瓷具有电控光特性，利用它可制作存贮，显示或开关用的电控光特性，其具有很高的应用前景。

铁电陶瓷的特性决定了它的用途。

利用其高介电常数，可以制作大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，电容量可高达0.45μF/cm2。

铁电陶瓷的特性,介绍其潜在应用

多层电容压电变换器
压电马达压电驱动器电致伸缩驱
动器
块材
介电电容器红外探测器
压电传感和驱动器电光快门
电光显示器
膜材
非易失随机存储器
阻挡层集成光学抗反射膜
14
非易失随机存储器
普及型室内幕帘式被动红外线移动探测器，尤其适合于小区防盗使用，外形时尚精致，线条流畅
压电陶瓷马达
高介电型陶瓷电容器常数
图4 不同应力下的电滞回线
12
2.4 软硬性铁电陶瓷的比较
比较两条曲线[2]
相同点：包括初始近似线性段,曲
线斜率先从递减向递增转化的非线性段,以及在应力增加到一定值时, 又变成曲线斜率较大的近似线性段. 并且,非线性曲线上从斜率递减向递增转化的拐点G处应力值．不同点：对于硬PZT4大约为 125MPa,软PZT4在70MPa左右.这表明PZT铁电陶瓷在载荷作用下的
4
1、铁电陶瓷的电畴理论 900
↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ →→→
图中小方格代表晶胞箭头代表电矩方向
↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ → →→→ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ →→ →→→ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ →→→ →→→
↑ ↑ ↑ ↓ →→→→ →→→
1800 图1 BaTiO3电畴结构示意图
5
在同一晶粒内具有相同取向的自发极化和自发应变的晶胞团称为电畴[4].
应力应变非线性响应与压电材料微观电畴偏转密切相关．
图５软硬铁电陶瓷的应力－电位移曲线
根据两者对应力的敏感性不同，可以在应用在不同的领域．
13
ห้องสมุดไป่ตู้
3、铁电陶瓷的特性及其应用
以上介绍了电滞回线的变化规律及其原因，我们深刻的认识到电畴翻转是铁电陶瓷产生非线性曲线的原因，也正是有了这一理论，使我们对铁电陶瓷产生了浓厚的兴趣，在对它的认识过程中挖掘出了许多有利于人们生活的应用[3]。

铁电陶瓷

(3) 薄膜材料制备工艺。
（三）透明铁电陶瓷
一、透明铁电陶瓷的组成和相图
由于气孔相、晶界和杂质相的散射，一般多晶体陶瓷是不透明的，通过适当的工艺，可以控制其显微结构和晶界性质，使
之成为透明陶瓷，一般 Al2O3 、 Y2O3 、 MgO、 BeO、 ThO等都
可制成透明陶瓷。 PLZT 既有透明性，又有铁电和压电性，其光学性质与铁电
•压电陶瓷超声波焊接
压电超声马达

世界上最小的马达（电机）：重36mg，长5mm，直径 1mm，可作为人造心脏的驱动器。
压电喇叭应用实例
N506i V501T
•压电陶瓷超声清洗
•压电陶瓷探伤仪
•压电陶瓷测厚仪
•压电陶瓷加湿器
压电陶瓷变压器雷达显示器高压电源
压电变压器电警棍
•压电陶瓷喷墨打印
的电场时，那些取向和电场方向一致的畴生长变大，而
其它方向的畴收缩变小，随后产生净极化强度。
铁电陶瓷与其它的电介质陶瓷不同，它的极化强度不与施加电场成线性关系，并具有明显的滞后效应。
饱和极化强度Ps
剩余极化强度Pr 矫顽电场强度Ec
饱和电场强度Esat
铁电体的电滞回线
主要内容
一、压电陶瓷
二、热释电陶瓷
•压电陶瓷内部结构（电畴形成）
由于压电陶瓷极化后具有压电性，因此，构成陶瓷
的晶体必须是铁电体。铁电体从顺电相转变为铁电相时具有自发极化，自发极化方向一致的区域成为电畤。铁电畴之间的界面称为电畤壁。两电畤平行排列的边界称为180°畴壁，两电畤互相垂直的边界
称为90°畴壁。
相邻两个畴中自发极化方向只能成90°角或180°角，相应电畴交界面就分别称为90°畴壁和180°畴壁。

铁电陶瓷材料介绍及其应用

•
Interrelationship of piezoelectric and subgroups on the basis of symmetry
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
•
2 铁电体的分类
• 按结晶学分类
(a) 氢键晶体，如 KDP, RS 结构特征：[PO4]，软铁电体 (b) 双氧化物晶体，如 BT, PT, 结构特点：[TiO6], 硬铁电体
• 按极性轴数目分类
(a) 单轴铁电体，如 RS, KDP, LN, 自发极化强度平行或反平行于极化轴 (b) 多轴铁电体，如 BT, Cd2Nb2O7
• 按铁电相变时原子的运动特点分类：
(a) 有序－无序型 (b) 位移型
• 按Curie-Weiss常数C的大小分类：
第一类铁电体，C ~105 K ,大多属位移型第二类铁电体，C ~ 103 K, 多属有序－无序型第三类铁电体，C ~ 10K, 或称非本征铁电体，其铁电相起因于压电性与弹性不稳定性的耦合
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
•ro+rTi = 1.96Å
•O-Ti = 2.005Å
•
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
•
• 热释电体 (Pyroelectrics): 具有自发极化的晶体--极性晶体
• 热释电效应: dPi = pi dT (i = 1,2,3)
• pi ----热释电系数, 单位 : C/m2.K
•
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
•
•电畴运动
•电场/应力--极化反转
•极化(poling)过程:电场诱导自发极化定向排列--压电陶瓷的应用基础
•电场诱导极化反转-铁电存储/电光应用

铁电体材料理论及性综述

一、铁电体材料相关概
4. 铁电材料的钙钛矿结构
念
A位变化形成的化合物：
(A1+2A2+2)TiO3型
(Sr,Ba)TiO3
(Sr,Ba)ZrO3
(Mg,Zn)TiO3
(Sr,Pb)ZrO3
(A+11/2A+31/2)TiO3型
(Na1/2Bi1/2)TiO3
(K1/2Bi1/2)TiO3
一、铁电体材料相关概
AT
即无论正向电场或反向电场均
使试样伸长（缩短）。
二、铁电体材料的特性
5、热释电效应 pyroelectric effect
在10种具有单一极轴的点群晶体中，绝缘或半绝缘的极性晶体因为温度均匀改变而使晶体出现结构上的电荷中心相对位移，使自发极化强度发生变化，从而在两端产生异号的束缚电荷，这种现象称为热释电效应。
念
b 复合钙钛矿结构化合物
（A1 x1 A2x2）（B1y1B2y2）O3型
B1B2占据B位，满足条件： y1，y2分别为B1离子和B2离子化学计量比:y1+y2=1
B位化合价= B1·y1+B2 ·y2=+4价
B1离子：低价阳离子，如Mg2+，Zn2+，Ni2+，Fe3+等 B2离子：高价阳离子，如Ti4+，Nb5+，Ta5+，W6+ 等
利用其压电特性，可以用于制作压电陶瓷谐振器、滤波器、压电传感器、超声换能器、压电变压器等电子元器件。
一、铁电体材料相关概
4. 铁电材料的钙钛矿结构
念
钙钛矿结构以BaTiO3的结构为代表，许多铁电、介电、压电、光电以及高温超导材料都具有钙钛矿

04强介铁电陶瓷

均匀极化（单畴）的状态是不稳定的。铁电体晶体中存在多个电畴。由能量最低原理，相邻电畴内的偶极矩排列成90°或
180°夹角，即电畴的排列方式分为180度电畴（反平行）和90度电畴。因而不加电场时，整个晶体总电矩为零，此时为最稳定状态。 180 °电畴 §4-2介绍 90 °电畴
第四章强介铁电陶瓷
§4-1 概述 §4-2 陶瓷的铁电性与铁电陶瓷 §4-3 强介铁电瓷的改性机理 §4-4 铁电陶瓷的老化与疲劳现象 §4-5 铁电陶瓷材料确定原则
§ 4-1 概述
重点掌握的几个概念：自发极化剩余极化矫顽场铁电体电滞回线电畴 2 陶瓷的铁电性与铁电陶瓷
(4) ρ与T的关系：
0ex p E/(kT )
△E: 激活能 K：玻耳兹曼常数 T：绝对温度
0 ：某一温度下的电阻率
§4-2 陶瓷的铁电性与铁电陶瓷
T↑ △E ↓ ρ↓
居里点处激活能有明显变化
§4-3 强介铁电瓷的改性机理
§4-3-1 对BaTiO3电容器的要求 §4-3-2 铁电瓷改性原理
§ 4-1 概述
(2) 按力学性质分为： A、软铁电体（水溶性铁电体）——熔点和分解温度低，在水溶液中生长，如KDP。 B、硬铁电体——熔点和分解温度高，机械强度高。一般都是在高温熔体或熔盐中生长，以氧八面体为基本单元，并且氧离子间隙中填有高价阳离子如BaTiO3 ，KNbO3，NaNbO3。
(2) 介电常数ε与电场的关系
• （2）ε与交变电场强度的关系：
• E弱时， ε≈1500 • E↑，ε↑ • E＝5kV/cm， ε＝5000趋于饱和 • E继续增大， ε下降
§4-2 陶瓷的铁电性与铁电陶瓷

铁电陶瓷材料工艺

样品的制备及测试仪器(钛酸锶钡)本实验采用传统的固相反应法制备铁电陶瓷材料，具体工艺流程如下：1 原料选择与处理实验所用的原料纯度和特性如下表所示。

其中BaCO3、TiO2在配方中所占的比例较大，Na2CO3吸湿性较强，为保证化学计量比精确，称量前将这些粉料应先放在烘箱中烘干。

表2-1 原料的相关特性这些原料有如下特性[29][30]在1450 ℃时，BaCO3分解为BaO，CO2，在TiO2参与下，BaCO3在650 ℃时就开始分解，至1020 -1060℃时分解结束。

TiO2俗称钛白粉，是细分散的白色到浅黄色粉末，它有三种晶型：四方晶系（650℃以下）、斜方晶系（650-915℃）、三方晶系（915℃以上）。

Na2CO3俗称苏打、纯碱，稳定性较强，在高温下分解成氧化钠和二氧化碳。

本实验反应方程式为：2x )1(x )1(325223CO )21(Nb Ti Na Ba CO Na 2O Nb 2TiO )1(BaCO )1(xx x x x x x -+→++-+--- （2-1）2．配料按化学计量式计算出配方中的各个物质所需的质量，再用德国A210P 电子天平仪(精度为0.1mg)称量原料。

先称量量较多的BaCO 3，再称量微量原料Na 2CO 3和Nb 2O 5，最后称量量较多的TiO 2，按顺序依次加入球磨罐中。

这样，可以防止微量原料沾在罐壁或玛瑙球上，造成坯料混合不均匀，影响实验精确度。

3. 混合球磨采用XQM-L 变频行星球磨机进行混合球磨。

加入相当于总粉料质量60%的超纯水湿磨混合，这样分散性、均匀性都较好。

球磨机的转速为200转/分钟，球磨时间为4h4. 预烧用蒸馏水将球磨后粉料洗出，放入干燥箱中烘干，并将烘干后的粉末放入玛瑙钵中研磨均匀，再倒入坩埚，压紧，置于预烧炉中，进行预烧，预烧气氛为空气。

预烧结束后粉末随炉温自然冷却。

依据主要原料的分解温度和相关文献的报道，以及烧结炉的条件，本实验的预烧温度设定为1050-1100℃，升温速率为200℃/h ，保温2小时。

铁电陶瓷材料实验研究及应用

铁电陶瓷和铁磁体一样与磁畴组成相似，铁电体由电畴组成，电畴间界为电畴壁。电滞回线是电场中电畴运动的宏观表现，如图 " 所示，施加电场前（点 "）铁电体的偶极子或畴电矩（图中的小箭头所示）为任意取向。在电场作用下，电畴开始沿电场方向排列，极化强度 # 由点 " 变往点 $。电场使全部电畴排列一致时，铁电体达到最大即饱和极化强度（点 $）。此时取消电场，由于电畴之间发生耦合， #% 铁电体将保留剩余极化强度 #% （点 & ）获得永久极化，当电场为逆向时，电畴随之后向，为了使极化消失和电畴随机取向，必须对铁电体施加矫顽电场 ’( （点 )）。进一步加大反向电场，则发生相反方向的上饱和极化（点 *），然后相继取消反向电场和加上原向电场，即出现极化强度与电场关系的电滞回线。回线所包围的面积为极化改变所需要的能量，为铁电体的介质损耗。电滞回线是铁电体最本质的特征。铁电体只存在于一定温度范围，并且往往随后有一个临界温度，图 ! 为典型铁电陶瓷的介电常与温度的关系，在常温条件下，介电常变化平稳。
孟凡志，等：铁电陶瓷材料实验研究及应用
"< 但温度的升高有利于电畴的转动，使矫顽电场和饱和电场强度降低，因而所需极化电压下降，电滞回线变为比较狭长的形式，温度升高到某临界点即居里点 +( 附近时介电常数剧增，电滞回线逐渐闭合成一直线。在居里温度以上，晶体发生结构变化，转变为顺电体，自发极化消失，铁电性不复存在。居里点为顺电— — —铁电转变温度。发生这种转变时，晶体的介电性、弹性、压电性、热学性能、光学性能等发生强烈的反常变化，此为临界现象，有重要的实际应用。