压电陶瓷片制作工艺
压电陶瓷的生产工艺
压电陶瓷的生产工艺压电陶瓷的生产工艺通常包括原料准备、制备成型、烧制、铝电极刮涂和电性能测试等步骤。
下面将对其中的几个主要工艺步骤进行详细介绍。
1. 原料准备压电陶瓷的主要原材料包括氧化物（如铅酸钛、铌酸锂等），稳定剂，促进剂等。
首先需要将这些原料按照一定比例进行混合。
在混合过程中需要注意原料的均匀性，可以使用球磨机等设备对原料进行研磨和混合。
2. 制备成型将原料混合均匀后，需要将其制备成特定的形状，常见的制备成型方法包括浇注法、模压法和注射成型等。
其中最常见的方法是模压法，即将原料放入特定的模具中，在高压下进行成型，获得所需的形状。
制备成型时需要注意原料的充填度和均匀性，同时要控制成型压力和温度。
3. 烧制制备成型后的陶瓷需要进行烧制，以使其达到所需的致密度和结晶度。
烧制过程通常包括预烧和烧结两个阶段。
预烧是在低温下进行的，用于去除陶瓷中的有机物和水分，并使其成型完成。
烧结则是在高温下进行的，使原料中的氧化物发生化学反应，形成稳定的结晶相。
烧制温度和时间的控制对于压电陶瓷的性能具有重要影响。
4. 铝电极刮涂烧制完成后的压电陶瓷需要进行铝电极的刮涂。
铝电极是用于接触和收集陶瓷材料中的电荷的导电材料。
刮涂的方法通常是使用脱模胶进行模具涂层脱模，保护胶进行背胶刮涂，然后进行铝电极的刮涂。
刮涂完毕后，需要进行烘烤以去除胶体。
5. 电性能测试最后，对制备完成的压电陶瓷进行电性能测试。
常见的电性能测试包括介电常数、压电常数、压电劈裂场、电机械耦合系数等。
测试结果可通过测试仪器进行检测和记录。
除了以上的主要工艺步骤，压电陶瓷的生产工艺还包括研磨、退火和表面处理等工艺。
这些工艺步骤的控制和优化对于获得高质量的压电陶瓷产品具有重要意义。
压电陶瓷的压电原理及制作工艺ppt
包括铁电陶瓷、铁磁陶瓷、多晶压 电陶瓷等。
压电性能表征方法
电滞回线
用于描述压电陶瓷在正弦波电场作用下的响应特性，可反映其压电系数、介电常数、电阻 率等参数。
频率特性
描述压电陶瓷在不同频率下的响应特性，包括介电常数和压电常数随频率的变化情况。
温度特性
研究压电陶瓷在不同温度下的性能表现，包括介电常数、压电常数、机械品质因数和电阻 率等参数随温度的变化情况。
微观结构与性能的关系
晶体结构
压电陶瓷的晶体结构对其压电性能有很大影响。例如，钙钛 矿型压电陶瓷的晶体结构由钙钛矿结构决定，其晶体结构中 的阳离子和氧离子的排列方式会影响其压电性能。
晶格振动
压电陶瓷的晶格振动对其压电性能也有重要影响。在一定温 度范围内，晶格振动会受到热运动的影响而变得无序，导致 压电性能下降。
01
制备工艺流程长
压电陶瓷的制备工艺流程较长，需要经过多个环节和步骤，而且每个
环节都有一定的技术要求和操作难点。
02
制备工艺条件要求高
压电陶瓷的制备工艺条件要求较高，需要严格控制制备过程中的温度
、气氛、时间等因素，否则容易出现产品质量不稳定的问题。
03
成本高
由于压电陶瓷的制备工艺较为复杂，且需要使用一些昂贵的原材料，
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张三，李四，王五. 不同制备工艺对压电 陶瓷性能的影响[J]. 硅酸盐通报，2021, 40(1): 1-5.
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赵雷，孙七，刘八. 高温压电陶瓷的制备 与性能研究[J]. 陶瓷学报，2018, 39(12): 56-61.
相关专利
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发明名称：一种高性能压电陶瓷制备方法
压电陶瓷制备工艺流程
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PZT陶瓷制备
PZT陶瓷制备一、PZT陶瓷制备的工艺流程压电陶瓷生产的工艺流程（以传统固相烧结为例）为：配料→球磨→过滤、干燥→预烧→二次球磨→过滤、干燥→过筛→成型→排塑→烧结→精修→上电极→烧银→极化→测试。
1、原料处理首先，根据化学反应式配料。
所用的原料大多数是金属氧化物，少数也可以是碳酸盐（预烧时可分解为氧化物）。
为使生成压电陶瓷的化学反应顺利进行，要求原料细度一般不超过2μm（平均直径）。
提高原料纯度有利于提高产品质量。
通常使用转动球磨机或震动球磨机进行原料混合及粉碎。
另外，在生产中往往还使用气流粉碎法，用高压气流的强力破碎作用，使粉料形成雾状，由于不用球石，可以避免杂质混入，且效率高。
2、预烧中的反应过程预烧过程一般需要经过四个阶段：线性膨胀（室温—400℃）固相反应（400—750℃）收缩（750—850℃）晶粒生长（800-900℃以上）在固相反应过程中，反应可分为四个区域，如图1[1]所示，分别对应于如下的化学过程：区域Ⅰ：未反应；区域Ⅱ：Pb+TiO2→PbTiO3；区域Ⅲ：PbTiO3+PbO+ZrO2→Pb(Zr1-x Ti x)O3；区域Ⅳ：Pb(Zr1-x Ti x)O3系统的反应区域+PbTiO3→Pb(Zr1-x’Ti x’)O3(x＜x’)。
图1 2PbO-TiO2-ZrO2系统的反应区域●—X射线测得点；○化学分析测得点，旁边数字代表已反应的PbO的百分数，烧结时间为零指刚到炉温的时刻；P—正交PbO；Z—单斜ZrO2；T—四方TiO2；PT—四方PbTiO3；PZT—Pb(Zr1-x Ti x)O3固定保温时间2h，改变预烧温度，随着温度的升高，在540℃左右，进入区域Ⅱ，形成PbTiO3；在650℃左右，进入区域Ⅲ，TiO2消失，Pb（Zr,Ti）O3形成；在710℃左右，进入区域Ⅳ，PbO和ZrO2消失；到1200℃时，PbTiO3消失，成为单相的Pb（Zr，Ti）O3。
压电陶瓷 极化工艺
压电陶瓷极化工艺压电陶瓷是一种具有正、逆压电效应的功能材料，因其独特的性能在各个领域得到了广泛的应用。
压电陶瓷的性能与其内部结构、制备工艺密切相关，其中极化工艺是影响压电性能的关键环节。
本文将探讨压电陶瓷的极化工艺及其对性能的影响。
一、压电陶瓷的极化工艺1.传统极化工艺传统极化工艺主要包括以下几个步骤：（1）预处理：将原料粉末进行混合、成型，制成素坯。
（2）烧结：将素坯进行高温烧结，形成具有一定微观结构的压电陶瓷体。
（3）极化：在烧结后的陶瓷体上施加外加电压，使其产生电极化。
（4）老化：卸除电压，使陶瓷体在一定时间内保持极化状态，以提高压电性能。
2.改进极化工艺为了提高压电陶瓷的性能，研究人员对传统极化工艺进行了改进，主要包括：（1）低温烧结：降低烧结温度，以减少晶格畸变和缺陷，提高压电性能。
（2）快速烧结：缩短烧结时间，降低烧结温度，以减少晶界和微观缺陷。
（3）高压极化：采用高压电源进行极化，提高极化效率，降低矫顽场。
（4）多次极化：对陶瓷体进行多次极化，以提高极化程度，增强压电性能。
二、极化工艺对压电陶瓷性能的影响1.极化程度的影响极化程度是衡量压电陶瓷性能的重要指标。
一般来说，极化程度越高，压电陶瓷的性能越好。
通过优化极化工艺，可以提高极化程度，从而增强压电性能。
2.矫顽场的影响矫顽场是影响压电陶瓷极化效果的关键因素。
降低矫顽场有利于提高压电陶瓷的极化效果和性能。
通过改进极化工艺，可以降低矫顽场，使铁电畴更容易翻转。
3.温度稳定性的影响压电陶瓷的温度稳定性对其在高温环境下的应用具有重要意义。
优化极化工艺可以提高压电陶瓷的温度稳定性，扩大其应用范围。
4.微观结构的影响压电陶瓷的微观结构对其性能具有重要影响。
通过优化极化工艺，可以改善微观结构，减少晶格畸变和缺陷，从而提高压电性能。
总之，压电陶瓷的极化工艺对其性能具有显著影响。
通过不断优化极化工艺，可以提高压电陶瓷的极化程度、降低矫顽场、提高温度稳定性，进而提升其在各个领域的应用价值。
压电陶瓷的生产工艺
压电陶瓷的生产工艺压电陶瓷是一种以铅锆酸钛（PZT）为主要成分的陶瓷材料，具有压电效应、热电效应和相应的机械、光学效应等多种特性。
压电陶瓷广泛应用于传感器、换能器、机电一体化、微机械系统、高压电子器件、光学器件等领域。
下面将分别介绍压电陶瓷的生产工艺。
1. 压制压制是压电陶瓷生产的第一步。
将制备好的陶瓷粉末与有机粘结剂混合，通过压力将其压制成绿体（未经烧结的陶瓷坯体）。
压制的方法有手压和机械压制两种。
（1）手压：将混合好的陶瓷粉末捏制成坯体，放在压模中，使用手动压制机将陶瓷粉末压制成绿体。
（2）机械压制：将混合好的陶瓷粉末填充在压模中，使用机械压制机进行压制，制成规整的绿体。
2. 烧结绿体需要烧结成精密的陶瓷陶器。
陶瓷部件在烧结时，需要控制温度、时间、气氛及烧结过程中的形变收缩等因素。
（1）烧结温度：绿体的烧结温度通常高于纯物质的熔点，同时也要考虑到不超过材料的化学变化温度。
对於不同种类压电陶瓷材料，其烧结温度也不相同。
（2）烧结时间：烧结时间与温度、材料和形态有关。
时间相对较长可以获得优异的性能，但会消耗较多的能量和时间。
（3）烧结气氛：烧结气氛有空气、氮气、氢气、氧化物及还原性气氛等不同气氛。
3. 切割加工切割是生产压电陶瓷过程中必不可少的工艺之一。
常见的切割方式有钻孔、铣削和线切割。
（1）钻孔：压电陶瓷良好的穿透性使其成为电性元件的理想选择。
通过钻孔可为电容器提供双极电导和电阻刻度。
（2）铣削：通过CNC磨床、CNC雕铣机等设备，使切割好的陶瓷达到所需的尺寸和形状。
（3）线切割：线切割一般适应于压电陶瓷制品较小的情况，使用锥形砂轮配合尺寸精度高的线切割机。
4. 清洁在生产过程中，压电陶瓷会受到氧化、粉末结块和油污等因素的影响，因此对于生产各个环节的工具、设备和瓷件本身都需要进行清洗处理。
（1）氧化：压电陶瓷易受氧化影响，在生产过程中需采取措施保持瓷件清洁。
（2）粉末结块：陶瓷粉末在储存、运输过程中易生成结块，需要采取防潮、除湿等措施。
压电陶瓷的生产工艺
压电陶瓷的生产工艺压电陶瓷的生产工艺大致与普通陶瓷的生产工艺相似，但压电陶瓷的生产工艺有自己的特点，所以，在此以PZT即Pb（Zr,Ti）03系陶瓮为主，介绍压电陶瓷的必要工序及制作方法。
压电陶瓷的主要工艺流程：配料——球磨——过滤、干燥——预烧——二次球磨——过滤、干燥——过筛——成型——排塑——烧结——精修——上电极——烧银——极化——测试。
O1原料处理首先，根据化学反应式配料。
所用的原料大多为金属氧化物，少数也可用碳酸盐（预烧时便分解为氧化物）。
为使生成压电陶瓷的化学反应顺利进行，要求原料细度一不超过2μm（平均直径）。
提高原料纯度，有利于提高产品质量，但这个问题不是绝对的，使用纯度较低廉的原料,选择适当的工艺条件，同样可以生产出性能优良的产品。
通常使用转动球磨机或振动球磨机进行原料混合及粉碎。
另外，在生产中往往还使用气流粉碎法，用高压气流的强力破碎作用，使粉料形成雾状，由于不用球石，可以避免杂质混入，而且效率提高。
预烧中的反应过程：预烧过程一般须经过四个阶段：线性膨胀(室温〜400℃)z固相反应(400~750°C),收缩(750~850°C)和晶粒生长(800〜900。
C 以上)o02成型和排塑原料经预烧后，就合成了固溶体化合物。
再经一次粉碎，便可成型。
成型可根据不同的要求采用轧膜、压型或等静压等方式。
成型之前需加入粘合剂。
对轧膜的情况，粘合剂一般是粉料质量的15%〜20%,对压型的情况只需加5%左右。
过多的粘合剂会使制品的致密度降低。
成型后生坯中的粘合剂、水分等必须加温排去，称为排塑或排胶。
03烧结排塑后的生坯重新装炉烧结。
影响烧结的因素很多，首先是配方的化学组成，当配方组成中有足够的活动离子时，烧结容易进行。
例如，PZT中错离子活动性差，所以PZT中错含量增加，烧结温度升高，烧结困难。
添加物对改善压电陶瓷性能和压电陶瓷的烧结起很大作用。
〃软性〃添加物的共同特点是可以使陶瓷性能往"软”的方面变化，也就是提高弹性柔顺系数，降低机械品质因子Qm值，提高介电常数，增大介电损耗。
压电陶瓷的工艺流程
压电陶瓷的工艺流程压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应，可以在受到机械应力或电场刺激时产生电荷，也可以在受到外加电压时产生机械变形。
压电陶瓷在声波传感器、超声波发生器、压电陶瓷换能器等领域有着广泛的应用。
下面将介绍压电陶瓷的制造工艺流程。
1. 材料准备压电陶瓷的主要原料是氧化铅和氧化锆，此外还需要添加一定比例的助熔剂和稳定剂。
首先需要将这些原料按照一定的配方比例进行混合，以确保最终制成的陶瓷材料具有均匀的化学成分。
2. 粉碎和混合将原料进行粉碎，然后进行混合，以确保各种原料能够充分混合均匀，这样可以提高后续成型的均匀性和稳定性。
3. 成型将混合后的陶瓷粉末放入模具中，然后施加一定的压力进行成型。
常用的成型方法包括干压成型和注射成型。
干压成型是将陶瓷粉末放入模具中，然后施加高压进行成型；而注射成型是将陶瓷粉末与一定比例的有机添加剂混合后，通过注射成型机将其注入模具中，然后进行脱脂和烧结得到成品。
4. 烧结成型后的陶瓷坯体需要进行烧结，以提高其致密度和力学性能。
烧结温度和时间需要根据具体的配方和工艺要求进行控制，通常在氧化性气氛下进行烧结，以确保陶瓷材料的化学成分不发生变化。
5. 加工经过烧结后的陶瓷坯体需要进行加工，包括精密加工和表面处理。
精密加工包括车削、磨削和抛光等工艺，以确保陶瓷制品的尺寸精度和表面粗糙度符合要求。
表面处理则包括涂层、镀膜等工艺，以提高陶瓷制品的性能和外观。
6. 测试制成的压电陶瓷制品需要进行严格的测试，以确保其性能符合要求。
常见的测试项目包括压电性能测试、力学性能测试、尺寸精度测试等。
通过以上工艺流程，可以制备出高质量的压电陶瓷制品，满足各种工业和科研领域的需求。
压电陶瓷的制备工艺虽然复杂，但通过严格的工艺控制和精密的加工技术，可以获得稳定的产品质量和良好的性能表现。
PZT压电陶瓷制备方法
PZT压电陶瓷制备方法摘要：PZTR基压电陶瓷材料具有性能稳定、容易制造、价格低廉等优点，已被广泛应用于电子元器件中。
但由于采用传统的高温固相法烧结铅大量挥发，从而导致化学计量比偏离、性能下降。
本文介绍了压电陶瓷的几种制备方法。
关键字：；PZT陶瓷制备方法引言：PZT压电陶瓷由于具有居里温度高、压电性强、易掺杂改性、稳定性好等特点。
自20世纪60年代以来，一直是人们关注和研究的热点，在压电陶瓷领域中占主导地位。
就PZT压电陶瓷的制备工艺而言，PZT粉体合成和致密化烧结对PZT制品质量影响最大。
PZT超微粉体具有粒度细、比表面积大、反应活性高等优点，可降低烧结温度，减少铅挥发，保证准确的化学计量，提高PZT制品性能，因而超微PZT粉体的制备已成为PZT压电陶瓷研究的重点。
近年来对超微PZT粉体制备的研究开发了许多新的方法。
固相法除传统周相法外，还包括微波辐射法、机械化学法口、反应烧结法等。
液相法具有合成温度低、设备简单、易操作、成本低等优点，纷纷被用于PZT粉体的制备，如溶胶一凝胶法、水热法、沉淀法等。
但对PZT压电陶瓷的制备及性能研究仍存在许多不足，主要包括：粉体团聚、化学计量及制品性能易老化等。
2、PZT陶瓷的制备方法2.1水热法合成制备PZT压电陶瓷粉实验原料为：Pb(Ac)2·3H20、ZrOCl2·8 H20、Ti(OC4H9)4、Na()H(均为分析纯试剂)，全部配制成水溶液使用。
按照Pb(Zr0.58Ti 0.42)O3的组成配制水热反应混合溶液。
铅的成分适当过量添加。
反应在NaOH 水溶液介质中进行，反应设备采用100mI。
反应釜，反应温度分别设定为240摄氏度、反应时间为4 h，反应结束后用定鼍滤纸进行过滤，然后用离子交换水超声波二遍清洗，生成物在100摄氏度下干燥24 h，以备测定各种性能。
采用RIGAKU公司生产的D／MAX RB型X射线粉末衍射仪分析产物的物相组成，采用JSM一5010I。
压电陶瓷的压电原理与制作工艺
压电陶瓷的压电原理与制作工艺1.压电陶瓷的用途随着高新技术的不断发展，对材料提出了一系列新的要求。
而压电陶瓷作为一种新型的功能材料占有重要的地位，其应用也日益广泛。
压电陶瓷的主要应用领域举例如表1所示。
表1压电陶瓷的主要应用领域举例应用领域举例一电源压电变压器雷达，电视显像管，阴极射线管，盖克技术管，激光管和电子复制机等高压电源和压电点火装置二信号源标准信号源振荡器，压电音叉，压电音片等用作精密仪器中的时间和频率标准信号源三信号转换电声换能器拾声器，送话器，受话器，扬声器，蜂鸣器等声频范围的电声器件超声换能器超声切割，焊接，清洗，搅拌，乳化及超声显示等频率高于20KHz的超声器件，压电马达，探测地质构造，油井固实程度，无损探伤和测厚，催化反应，超声衍射，疾病诊断等各种工业用的超声器件四发射与接收水声换能器水下导航定位，通讯和探测的声纳，超声探测，鱼群探测和传声器等滤波器通讯广播中所用各种分立滤波器和复合滤波器，如彩电中频滤波器；雷达，自控和计算系统所用带通滤波器，脉冲滤波器等放大器声表面信号放大器以及振荡器，混频器，衰减器，隔离器等五信号处理表面波导声表面波传输线加速度计压力计工业和航空技术上测定振动体或飞行器工作状态的加速度计，自动控制开关，污染检测用振动计以及流速计，流量计和液面计等角速度计测量物体角速度及控制飞行器航向的压电陀螺红外探测计监视领空，检测大气污染浓度，非接触式测温以及热成像，热电探测、跟踪器等六传感与计测位移与致动器激光稳频补偿元件，显微加工设备及光角度，光程长的控制器调制用于电光和声光调制的光阀，光闸，光变频器和光偏转器，声开关等存贮光信息存贮器，光记忆器七存贮显示铁电显示器，声光显示器，组页器等八其它非线性元件压电继电器2.压电陶瓷的压电原理2.1 压电现象与压电效应在压电陶瓷打火瓷柱垂直于电极面上施加压力，它会产生形变，同时还会产生高压放电。
在压电蜂鸣器电极上施加声频交变电压信号，它会产生形变，同时还会发出声响。
（工艺技术）压电陶瓷的压电原理与制作工艺
（⼯艺技术）压电陶瓷的压电原理与制作⼯艺压电陶瓷的压电原理与制作⼯艺1. 压电陶瓷的⽤途随着⾼新技术的不断发展，对材料提出了⼀系列新的要求。
⽽压电陶瓷作为⼀种新型的功能材料占有重要的地位，其应⽤也⽇益⼴泛。
压电陶瓷的主要应⽤领域举例如表1所⽰。
表1压电陶瓷的主要应⽤领域举例2. 压电陶瓷的压电原理2.1压电现象与压电效应在压电陶瓷打⽕瓷柱垂直于电极⾯上施加压⼒，它会产⽣形变，同时还会产⽣⾼压放电。
在压电蜂鸣器电极上施加声频交变电压信号，它会产⽣形变，同时还会发出声响。
归纳这些类似现象，可得到正、逆压电效应的概念，即：压电陶瓷因受⼒形变⽽产⽣电的效应，称为正压电效应。
压电陶瓷因加电压⽽产⽣形变的效应，称为逆压电效应。
2.2压电陶瓷的内部结构材料学知识告诉我们，任何材料的性质是由其内部结构决定的，因⽽要了解压电陶瓷的压电原理，明⽩压电效应产⽣的原因，⾸先必须知道压电陶瓷的内部结构。
2.2.1压电陶瓷是多晶体⽤现代仪器分析表征压电陶瓷结构，可以得到以下⼏点认识：(1) 压电陶瓷由⼀颗颗⼩晶粒⽆规则镶嵌”⽽成，如图1所⽰。
图1 BSPT压电陶瓷样品断⾯SEM照⽚(2) 每个⼩晶粒微观上是由原⼦或离⼦有规则排列成晶格，可看为⼀粒⼩单晶, 如图2所⽰。
图2原⼦在空间规则排列⽽成晶格⽰意图(3) 每个⼩晶粒内还具有铁电畴组织，如图3所⽰。
图3 PZT陶瓷中电畴结构的电⼦显微镜照⽚（4）整体看来，晶粒与晶粒的晶格⽅向不⼀定相同，排列是混乱⽽⽆规则的，如图4所⽰。
这样的结构，我们称其为多晶体。
图4压电陶瓷晶粒的晶格取向⽰意图2.2.2压电陶瓷的晶胞结构与⾃发极化（1）晶胞结构⽬前应⽤最⼴泛的压电陶瓷是钙钛矿（CaTiO3）型结构，如PbTiO3、BaTiO3、K x Na i-x NbO3、Pb（Zr x Ti i-x）03等。
该类材料的化学通式为ABO3。
式中A的电价数为1或2，B的电价为4或5价。
其晶胞（晶格中的结构单元）结构如图5所⽰。
压电陶瓷的压电原理及制作工艺
压电陶瓷在声学领域的应用
压电陶瓷在声学领域被广泛应用于扬声器、麦克风、超声波装置等设备中。 它能够将电能转换为机械能，实现声音的产生、放大和检测。
压电陶瓷在电子领域的应用
压电陶瓷在电子领域的应用十分广泛，包括电子变压器、压电驱动器、压电存储器等。它的快速响应和稳定性 使得它成为了许多电子设备中不可或缺的组件。
压电陶瓷的压电原理及制 作工艺
压电陶瓷是一种能够将机械能转化为电能以及将电能转化为机械能的材料。 本节将介绍压电现象及原理，压电材料的特点和分类，以及压电陶瓷的制作 工艺。
压电现象及原理
压电现象是指某些材料在受到外力作用时会产生电荷分布的变化。这种变化可以通过压电效应转化为电能。压 电陶瓷是最常用的压电材料之一。
压电材料的特点和分类
压电材料具有独特的特点，包括高压电系数、低机械耗散等。根据压电效应的不同表现形式，压电材料可以分 为压电应变型、压电应力型和压电体积型。
压电陶瓷的制作工艺
压电陶瓷的制作工艺包括原料的选择、配比、制备成型、烧结等步骤。其中，烧结是关键的工艺环节，它决定 了压电陶瓷的致密度和性能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
压电陶瓷的性能和应用
压电陶瓷具有高灵敏度、稳定性好等特点，广泛应用于传感器、声学器件、电子设备等领域。它在超声波传感、 谐振器、压力传感器等方面发挥着重要作用。
压电陶瓷在传感器领域的应用
压电陶瓷作为传感器的重要组成部分，可用于测量、检测和控制等应用。它 在气体、液体、固体等各种介质的测量中具有优异的性能。
压电陶瓷压电原理和制作工艺
对纯度的要求应适度。高纯原料，价格昂 贵，烧结温度高，温区窄。纯度稍低的原料， 有的杂质可起矿化和助熔的作用，反而使烧结 温度较低，且温区较宽。过低纯度原料杂质多， 不宜采用。
压电陶瓷的制作工艺
•配料（原料的选择和处理）
(2) 杂质含量
杂质允许量主要根据以下三点因素决定： 1) 杂质类型① 有害杂质 对材料绝缘、介电 性等影响极大的杂质，特别是异价离子。如B、 C、P、S、Al等，愈少愈好。② 有利杂质 与材料A、B位离子电价相同、半径接近， 能形成置换固溶的杂质。如Ca2+、Sr2+、Ba2+、 Mg2+、Sn4+、Hf4+等离子，一般在0.2~0.5%范 围内，坏的影响不大，甚至有利。
陶瓷显微结构
压电陶瓷的压电原理
•压电陶瓷内部结构(压电陶瓷是多晶体)
每个小晶粒微 观上是由原子或 离子有规则排列 成晶格，可看为 一粒小单晶。
原子在空间排列成晶格示意图
压电陶瓷的压电原理
•压电陶瓷内部结构(压电陶瓷是多晶体)
每个小晶粒内还具有铁电畴。
PZT陶瓷中电畴结构显微照片
压电陶瓷的压电原理
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷超声马达（行波型）
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷超声马达（行波型）
环形压电马达工作原理
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷超声马达
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷超声马达
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷超声马达
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷超声马达
基于压电驱动器杆状微马达（摄像用）
压电陶瓷的用途
智能飞机
X-Y运动台（直线USM） X-Y运动台（旋转USM） 行波型杆式USM 模态转换型USM 方板型直线USM 用于二元机翼模型试验
压电陶瓷片制作的超声原理
压电陶瓷片制作的超声原理
压电陶瓷片制作的超声原理
压电陶瓷片制作的超声原理
压电陶瓷片是一种具有压电效应的材料，可以将机械能转化为电能或者反过来将电能转化为机械能。
它广泛应用于超声传感器、振动器、滤波器等领域。
制作压电陶瓷片的超声原理主要包括以下几个步骤：
1.采用陶瓷粉末和有机物制成浆料，通过喷涂、印刷等方式将浆料涂覆在基片上。
2.将涂覆有浆料的基片放入烘箱中进行烘烤，使浆料烧结成为陶瓷片。
3.在烧结后的陶瓷片表面进行喷涂金属电极。
4.利用超声波将电极与陶瓷片紧密结合，形成一对电极。
5.将正、负极连接到外部电路上，通过外部电源施加电场，使陶瓷片发生压电效应。
总之，制作压电陶瓷片的超声原理是通过超声波将电极与陶瓷片紧密结合，并通过外部电场来驱动陶瓷片产生压电效应，从而实现机械能和电能的相互转换。
- 1 -。
压电陶瓷制造工艺过程及知识点总结
压电陶瓷制造工艺过程及知识点总结一、配料原料是制备压电陶瓷的基础。
对于PZT来说它的主要原料为Pb3O4、ZrO2、TiO2。
选择原料一般应注意其化学组成和物理状态。
1原料的纯度对纯度的要求应适度。
高纯原料，价格昂贵，烧结温度高，温区窄。
纯度稍低的原料，其中有的杂质可起矿化和助熔的作用，反而使烧结温度降低，温区增宽。
但过低纯度原料杂质较多，不宜采用。
2杂质的利用1)杂质的类型①有害杂质对材料绝缘、介电性等影响极大的杂质，特别是异价离子，如B、C、P、S、Al等，越少越好。
②有利杂质与材料A位(Pb2+)、B位(Zr4+,Ti4+)离子电价相同、半径接近，能形成置换固溶的杂质。
如Ca2+、Sr2+、Ba2+、Mg2+、Sn4+、Hf4+等离子，一般在0.2~0.5%范围内，坏的影响不大，甚至有利。
2)掺杂的改性在PZT配方中，比例大的原料Pb3O4、ZrO2、TiO2分别占重量比的60%、20%和18%左右，若杂质多，引入杂质总量也多。
因此，要求杂质总含量均不超过2%，即要求纯度均在98%以上。
为了满足不同的使用目的，我们需要具有各种性能的PZT压电陶瓷，为此我们可以添加不同的离子来取代A位的Pb2+离子或B位的Zr4+,Ti4+离子，从而改进材料的性能。
等价取代：是指用Ca2+、Sr2+、Mg2+ 等半径较Pb2+ 离子小的二价离子取代Pb2+ 离子，结果使PZT陶瓷的介电常数ε增大↑，机电耦合系数KP增大↑,压电常数d增大↑,从而提高PZT瓷的压电性能。
易价取代：软性取代改性、硬性取代改性、其他。
软性取代改性：是指在原料中加入这些添加物后能使矫顽场强EC 减小↓，极化容易，因而在电场或应力作用下，材料性质变“软”。
(烧成后的瓷体成黄色) （a）La3+ 、Bi3+、Sb3+ 等取代A位Pb+2离子(施主掺杂)；（b）Nb5+、Ta5+、Sb5+、W6+等取代B位的Zr4+、Ti4+离子(施主掺杂)。
压电陶瓷片制作工艺
工作原理当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。
另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。
利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。
相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。
基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。
实际应用压电陶瓷片，俗称蜂鸣片。
压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。
压电陶瓷片由于结构简单造价低廉，被广泛的应用于电子电器方面如：玩具，发音电子表，电子仪器，电子钟表，定时器等方面。
超声波电机就是利用相关的性质制成的。
工艺工艺流程图如下：配料--混合磨细--预烧--二次磨细--造粒--成型--排塑--烧结成瓷--外形加工--被电极--高压极化--老化测试。
一、配料：进行料前处理，除杂去潮，然后按配方比例称量各种原材料，注意少量的添加剂要放在大料的中间。
二、混合磨细:目的是将各种原料混匀磨细,为预烧进行完全的固相反应准备条件.一般采取干磨或湿磨的方法。
小批量可采取干磨，大批量可采取搅拌球磨或气流粉碎的方法，效率较高。
三、预烧：目的是在高温下,各原料进行固相反应,合成压电陶瓷.此道工序很重要。
会直接影响烧结条件及最终产品的性能。
四、二次细磨:目的是将预烧过的压电陶瓷粉末再细振混匀磨细,为成瓷均匀性能一致打好基础。
五、造粒:目的是使粉料形成高密度的流动性好的颗粒。
方法可以手工进行但效率较低，目前高效的方法是采用喷雾造粒。
此过程要加入粘合剂。
六、成型：目的是将制好粒的料压结成所要求的预制尺寸的毛坯。
七、排塑：目的是将制粒时加入的粘合剂从毛坯中除掉。
八、烧结成瓷：将毛坯在高温下密封烧结成瓷。
此环节相当重要。
九、外形加工:将烧好的制品磨加工到所需要的成品尺寸。
压电陶瓷制作工艺
17 2.2陶瓷样品的制备2.2.1陶瓷样品的制备流程将以上初始原料按照化学计量比称量后放在红外烘箱内干燥，装入密封的球磨罐中，对于含有Na2CO3试剂的系列样品，采用无水乙醇为球磨介质，其他系列样品则以蒸馏水为球磨介质球磨四小时。
将所得浆料和玛瑙磨球分离后烘干，而后装入氧化铝坩锅，按照不同体系采用不同预合成制度对于样品进行预合成。
陶瓷粉料的预合成过程是一种化学反应进行的过程。
这种化学反应不是在熔融状态下进行的，而是在比熔点低的温度下，利用固体颗粒间的扩散来完成的固相反应。
对体系（1）和（2）采用590℃×1h+710℃×1h+820℃×1h的预合成制度[44]；由于体系（3）是高层数的铋层状结构，其合成需要较高的能量方能实现，故采用以的速率升至850~900℃的高温，之后保温2小时。
将预合成完的粉料手工研磨成200目左右的细粉，以质量比为5~8%加入聚乙烯醇（PV A）粘合剂造粒后并取120~150目粒径的粉料，在单向压力机上以16.3MPa的压力压制成直径为10毫米，厚度在0.8~1.8毫米范围内的圆片坯体。
经过550℃保温1小时排胶后在大气环境下对坯体进行烧结。
影响陶瓷烧结的因素主要有锻烧温度、保温时间和升温速率等。
锻烧温度对成瓷的质量极为重要，它直接影响到陶瓷的致密度和晶体生长。
烧结过程中致密度的提高主要是靠离子扩散来进行。
离子扩散的速度由扩散系数η决定。
扩散系数是温度的函数，即其中η0是与材料的性质和颗粒大小有关的常数，β是与活化能有关的常数。
由公式可以看出，当温度升高时，扩散系数增大，烧结过程加快；但温度过高，超过烧结温度的上限，则由于出现过多的液相，可能发生粘连，或由于挥发使密度下降，性能恶化，也会容易造成陶瓷发生较大的变形。
烧结温度对晶粒生长也有很大影响，随着温度的升高，晶粒生长的速度加快，所以温度过高也会使陶瓷由于晶粒生长过大而变脆，强度减弱。
保温时间、升温速率等对成瓷质量也有影响。
压电陶瓷制备工艺简介
压电陶瓷制备工艺简介
配料
预烧
球磨 成型 烧结
电极
极化
测量
测量
球磨
排塑
配料和球磨:
根据配方和所需样品的数量,计算各种原料所需重量;根据配方计算进行称料; 球磨:(混合均匀,颗粒更细);烘干
得到生料预烧:
目的:合成所需要的材料;
通常把粉料压大块后进行预烧.
23
calcine
BaO TiO BaTiO
+−−−→
3232
calcine
BaCO TiO BaTiO CO
+−−−→+↑
球磨:
二次球磨;
预烧后的原料再次进行球磨混合;
烘干得到熟料；成型:
目的:把粉料制备成所需要元件的几何形状;常见的成型工艺有:干压、轧膜和流延。
干压成型:
圆片、方片、长条；熟料+黏合剂，
制粒（容易成型，成瓷效果）
油压机/千斤顶
压片机轧膜：
厚膜；
加更多黏合剂；轧膜机
流延：
薄膜；
加更多黏合剂；
排塑：
通过加高温把样品内的黏合剂分解挥发掉
烧结：
成瓷，比较关键电极：
在样品上制备上电极，用于测量和使用；
烧银、蒸镀、溅射
极化：
加直流高压使电畴转向，呈现压电性。
极化电压
极化温度
极化时间测量：
物理性能测试介电、压电等
新工艺
•粉料制备：化学方法合成，纳米，超细•热压烧结：提高致密度
•织构法：….。
压电陶瓷片制作流程
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工作原理
当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。
另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。
利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。
相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。
基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。
实际应用
压电陶瓷片，俗称蜂鸣片。
压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。
压电陶瓷片由于结构简单造价低廉，被广泛的应用于电子电器方面如：玩具，发音电子表，电子仪器，电子钟表，定时器等方面。
超声波电机就是利用相关的性质制成的。
工艺
工艺流程图如下：配料--混合磨细--预烧--二次磨细--造粒--成型--排塑--烧结成瓷--外形加工--被电极--高压极化--老化测试。
一、配料：进行料前处理，除杂去潮，然后按配方比例称量各种原材料，注意少量的添加剂要放在大料的中间。
二、混合磨细:目的是将各种原料混匀磨细,为预烧进行完全的固相反应准备条件.一般采取干磨或湿磨的方法。
小批量可采取干磨，大批量可采取搅拌球磨或气流粉碎的方法，效率较高。
三、预烧：目的是在高温下,各原料进行固相反应,合成压电陶瓷.此道工序很重要。
会直接影响烧结条件及最终产品的性能。
四、二次细磨:目的是将预烧过的压电陶瓷粉末再细振混匀磨细,为成瓷均匀性能一致打好基础。
五、造粒:目的是使粉料形成高密度的流动性好的颗粒。
方法可以手工进行但效率较低，目前高效的方法是采用喷雾造粒。
此过程要加入粘合剂。
六、成型：目的是将制好粒的料压结成所要求的预制尺寸的毛坯。
七、排塑：目的是将制粒时加入的粘合剂从毛坯中除掉。
八、烧结成瓷：将毛坯在高温下密封烧结成瓷。
此环节相当重要。
九、外形加工:将烧好的制品磨加工到所需要的成品尺寸。
十、被电极：在要求的陶瓷表面设置上导电电极。
一般方法有银层烧渗、化学沉积和真空镀膜。
十一、高压极化：使陶瓷内部电畴定向排列，从而使陶瓷具有压电性
能。
(影响压电陶瓷的性能)
十二、老化测试：陶瓷性能稳定后检测各项指标，看是否达到了预期的性能要求。