功能陶瓷-3 压电陶瓷
几种常见的功能陶瓷毕业论文
几种常见的功能陶瓷内容摘要功能陶瓷是一类在光、电、力、声、化学、生物等方面具有特殊功能性质的材料，由于其众多方面的功能，故功能陶瓷种类繁多，应用广泛。
本文首先详细的对两种常见的功能陶瓷---压电陶瓷、生物陶瓷作了介绍，总结分析了他们的发展历史和现状并预测了他们未来的发展趋势。
随着压电陶瓷组分的改变，机电耦合系数、机械品质因数、弹性系数、压电常数等一系列参数有了重大改善，未来压电陶瓷将朝着复合型、高居里、无铅化几个方向发展，势必成为一种具备优良性能且环保的优秀功能材料。
生物陶瓷具有良好的生物可容性、无毒性、且性能稳定，广泛应用在医学治疗的许多环节，举例介绍了三大类生物惰性、活性、可降解陶瓷，其未来发展趋势是“活的”、复合型、多孔的、纳米级的等等，是绝对优于金属及有机材料的无毒害的功能材料。
之后对其他功能陶瓷的功能与应用做了简要介绍，如超导陶瓷、磁性陶瓷、敏感陶瓷、化学陶瓷。
【关键词】功能陶瓷压电陶瓷生物陶瓷发展历史及现状未来趋势Several Common Functional CeramicsAbstractFunctional ceramics is a kind of material, which has optical,electrical, mechanical, acoustic, chemical and biological propeties. Because of it’s various function, functional ceramics is classified into many categories. This paper firstly introuduces two common functional ceramics－piezoceramics and bioceramics, mainly summrizes their development and research status, then outlines the development prospects. With the change of piezoceramics’ composition, a series of parameters such as electro-mechanical coupling factor, mechanical quality factor, coefficent of elasticity and piezoelectric constant have been significantly improved. The future trend of piezoceramics is composite, high T c and lead-free. The biological ceramics has good biological adaptability, avirulence, and stable property ,so it has widespread application in medical treament, the paper simply introduces three kinds—inert ceramics,active ceramics and degradable ceramics. Bioceramics’ future development trend is “live”, composite, porous, nano-level etc.It is a kind of material without posion, which is much better than metals and organic materials. At last, the article gives a brief introduction of other functional ceramics such as superconducting cramics, magnetic ceramics, sensitive ceramics and chemical ceramics.【Key words】Functional ceramics Piezoelectric ceramics Biological ceramics Development and research status Prospects目录一、前言 (1)二、正文 (1)（一）压电陶瓷 (1)（二）生物陶瓷.....................................................（错误！未定义书签。
个人ppt 功能陶瓷的分类
光敏陶瓷也称光敏电阻瓷，属半导体陶瓷。 由于材料的电特性不同以及光子能量的差 异，它在光的照射下吸收光能，产生不同的光 电效应：光电导效应和光生伏特效应。
四、超导陶瓷
四、超导陶瓷
具有超导性的陶瓷材料。其主要特性是在 一定临界温度下电阻为零即所谓零阻现象。 超导体的分类，从材料来分，可分为三大 类，即元素超导体、合金或化合物超导体、氧 化物超导体（即陶瓷超导体）。
三、敏感陶瓷
定义：当作用于材料元件上的某一外界条件如温度、 压力、湿度、气氛、电场、磁场、光及射线等改变 时，能引起该材料某种物理性能的变化，从而能从 这些元件上准确迅速地获得某种有用的信号。
分类：热敏、压敏、湿敏、气敏、声波敏感陶瓷、 磁敏和多敏性陶瓷
三、敏感陶瓷—热敏陶瓷
1、热敏陶瓷
热敏陶瓷是一类电阻率随温度发生明显变 化的材料，用于制作温度传感器、线路温度补 偿及稳频的元件-------热敏电阻。 其优点是品种繁多，可以满足不同用途的 需要；灵敏度高、稳定性好、容易制造、价格 便宜。 按照热敏陶瓷的阻温特性，可把热敏陶瓷分为 负温度系数NTC热敏陶瓷：正温度系数PTC 热敏陶瓷；临界温度热敏电阻CTR及线性阻 温特性热敏陶瓷四大类。
一、电子陶瓷—电介质陶瓷
一、电子陶瓷—电介质陶瓷
（3）. 压电陶瓷
电介质陶瓷中的第三大类即为压电陶瓷，它
包括压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷三种。
陶瓷在外加力场作用下出现宏观的压电效应， 称为压电陶瓷。
压电陶瓷的优点是价格便宜，可以批量生产，
能控制极化方向，添加不同成分，可改变压电特 性。
一、电子陶瓷—导电陶瓷
2、导电陶瓷
众所周知，通常陶瓷不导电，是良好的绝缘 体。例如在氧化物陶瓷中，原子的外层电子受原 子核吸引，束缚在原子周围，不能自由运动。使 氧化物陶瓷不能导电。然而，某些氧化物陶瓷加 热时，处于原子外层的电子可以获得足够的能量， 以便克服原子核对它的吸引力，而成为可以自由 运动的自由电子，这种陶瓷就变成导电陶瓷。
-结构陶瓷,功能陶瓷,压电陶瓷及应用概述
21
多层片式电感(MLCI)
叠层片式电感（又称多层片式电感MLCI）不用绕线，是 用铁氧体浆料和导体浆料交替印刷，叠层，共烧，形成具 有闭合磁路的独石结构。由于采用了先进的厚膜多层印刷 技术和叠层生产工艺，实现了超小型化, 目前已实现0402 器件的商品化。
与绕线式片式电感比，多层片式电感（MLCI）具有体积 小，重量轻，磁屏蔽特性好，可焊性和耐热性好，可靠性 高，形状规整，适于自动化高密度组装等优点，是目前片 式电感领域重点开发的产品。
ΔL
ΔL
P
E
P
E
应变S与外电场强度E成正比：
伸长 S=d*E d*是逆压电常数矩阵. 缩短
29
正压电效应与逆压电效应具有可逆性
机械能
（传感器）
正压电效应
压电 介质
测力计
电能
加速度计
换能器
微动平台
逆压电效应
（执行器）
30
压电现象和材料-- 发展历史
1880年，Jacques Curie和Pierre Curie兄弟发现α石英晶体的压电效应。 石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效 应。
连续等静压成型
瓷帽成型
装配封接件
透明陶瓷灯管
加工
封接
封接好的电弧管
封灯
H2连续炉烧结
13
高压钠灯成品
我国城乡街道、广场机场、公路铁路、港口码头、 桥梁隧道等户外照明基本上都采用了高压钠灯
北京街道
莱州广场
襄樊铁路线
海南机场
武汉长江大桥
台州高速
青岛港
隧道
改善了城乡照明水平，提高了交通安全和行车速度
每年为国家节省数以十亿度计的照明用电
功能陶瓷材料的制备与研究进展
功能陶瓷材料的制备与研究进展摘要：该文重点介绍了三种功能陶瓷的发展和制备情况，并针对我国功能陶瓷的研究存在的问题提出应对方法，以期为我国未来功能陶瓷的研究提供参考。
关键词：功能陶瓷制备研究功能陶瓷自20世纪30年代发展以来，经历了电介质陶瓷到高温超导陶瓷的发展历程，目前功能陶瓷在计算机技术、微电子技术、光电子技术等领域应用广泛，成为推动我国科技发展的重要功能性材料。
1 功能陶瓷情况介绍1.1 微波介质陶瓷微波介质陶瓷主要应用于现代通讯设备中，尤其在介质天线、滤波器、谐振器等设备中发挥着至关重要的作用。
在现代通讯技术影响下，我国十分重视微波介质陶瓷的研究和发展。
微波介质陶瓷研究对其基本要求如下。
为了实现微波元器件小型化发展要求，在使用的微波波段中微波介质陶瓷介电常数ε应尽可能的大；为了保证较好的通讯质量和良好的滤波性质，微波介质陶瓷的品质因数Q应尽可能的小；应保证谐振频率的温度系数可调节或者最大限度的小。
除此之外，还应充分分析微波介质陶瓷的绝缘电阻、传热系数等参数。
目前对微波介质陶瓷的研究、开发主要集中在以下方面。
首先，高品质因数和低介电常数的微波介质陶瓷，这类材料主要以BaO-ZnO-Nb2O5、BaO-ZnO-Ta2O5、BaO-MgO-Ta2O5或者它们之间的复合材料为代表。
当满足f≥10?GHz，Q=(1-3)×104，ε=25-30，谐振温度系数几乎为零时，可广泛应用于毫米、厘米波段的卫星直播通信系统中。
其次，中等的Q和ε微波介质陶瓷，其组成材料主要有Ba2TiO20、(Zr，Sn)TiO4以及BaTi4O9等。
当满足f≤3-4?GHz，Q=(6-9)×104，ε≈40，谐振温度系数小于等于5×10-6/℃，可作为微波军用雷达通信系统的重要器件。
最后，低Q和高ε微波介质陶瓷，以BaO、TiO2、Ln2O3为主要组成材料，该类陶瓷在目前微波介质陶瓷研究中受到人们的广泛关注。
功能陶瓷复习
1、如何区分结构陶瓷和功能陶瓷？结构陶瓷是指在应用是主要利用其力学机械、热及部分化学功能的先进陶瓷，如果能在高温下应用的陶瓷就称为高温结构陶瓷。
功能陶瓷是指应用是主要利用其非力学性能的先进陶瓷材料，这类材料具有一种或多种功能，如电学、磁学、光学、热学、化学、生物等；有的有耦合功能，如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等。
2、功能陶瓷的耦合效应有哪些？压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等。
3、功能陶瓷如何分类电磁功能陶瓷:电介质陶瓷(电绝缘陶瓷,电容器陶瓷,压电陶瓷)、半导体陶瓷、磁性陶瓷、超导陶瓷、化学功能陶瓷、生物功能陶瓷4、功能陶瓷的热学性质有哪些？了解其含义。
①热导率：热导率又称导热系数，是反映材料导热性能的物理量；②热膨胀系数: 固体在温度每升高1K时长度或体积发生的相对变化量。
5、什么是绝缘强度？当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态。
相应的临界电场强度称为绝缘强度。
6、功能陶瓷的电学性质有哪些？了解其含义。
①电导率：电导率是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值；②介电常数：是衡量介质极化行为或介质储存电荷能力的重要特征参数；③介质损耗：电介质在单位时间内消耗的能量；④击穿电场强度：当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态，相应的临界电场强度称为击穿电场强度。
7、电介质陶瓷的电导机制是什么？了解其含义。
离子电导离子作为载流子的电导机制。
8、什么是极化？自发极化？极化方式和基本原理。
极化：在外电场作用下，电介质内部沿电场方向产生感应偶极矩，在电介质表面出现极化电荷的现象叫作电介质的极化。
自发极化：极化状态并非由外电场所引起，而是由晶体内部结构特点所引起，晶体中每个晶胞内存在固有电偶极矩。
极化方式:（1）位移式极化：电子或离子在电场作用下的一种完全弹性、不消耗电场能量、介质不发热、平衡位置不发生变化、瞬间就能完成、去电电场时又恢复原状态的极化方式。
包括电子极化，离子极化（2）松弛式极化：非弹性的、平衡位置发生变化、完成的时间比位移极化长、消耗电场能量、介质发热，是一种可逆的过程，去掉电场时不能恢复原状态的极化方式。
功能陶瓷
例如β-Al2O3在c方向上的电导比在其他方向上大许多，这是由于离子 通道存在明显的方向性。
Dept. of MSE, CQU
15
重庆大学材料科学与工程学院
离子电导率与温度T的关系满足Arrhenius关系：
ion
E A exp( ) kT
(4-9)
晶格中导电离子可能占据的位置比实际填充的离子数目多得多； 临近导电离子间的势垒不太大； 晶格中存在有导电离子运动的通道，如各种体积较大的八面体间隙 和四面体间隙相互连通。
Dept. of MSE, CQU
14
重庆大学材料科学与工程学院
正离子在晶格中可能占据位置的投影图 （a）绝缘体；（b）离子导体
Dept. of MSE, CQU
11
重庆大学材料科学与工程学院 缺陷对陶瓷导电的影响
晶体缺陷对陶瓷导电行为的影响比较复杂。陶瓷中点缺陷对材 料电性能影响较大，一般都是陶瓷材料的电导有所增加。
例如立方ZrO2，其结构中的正离子作立方密堆积，负离子占据全部 四面体间隙，而全部八面体间隙空着，这就便于其他例子在其间移动。 如果在立方ZrO2中加入8at%的Y2O3，Y3+部分替代Zr4+后在晶格中形成部 分氧离子空位，可使ZrO2的立方相在低温时稳定和称为离子导电的固体 电解质。
Ag在AgI晶胞中 的位置
Dept. of MSE, CQU
21
重庆大学材料科学与工程学院
具有β-Al2O3结构的氧化物
β-Al2O3结构属于六角晶系。这种结构的导电性源于一价碱金属离子A+ 的高迁移性和高可交换性。晶胞中阳离子采取立方堆积，铝粒子处在八 面体和四面体间隙位置上。A+和氧层连接在一起，这种疏松的连接层是 无序的，它提供了原子通道，使晶格中的A离子很容易移动。 一价A离子的半径过大或过小均会 引起电导率的下降。这是因为离子 半径过大时，其迁移能力变差；而 离子半径过小会使正离子在电导通 道中作漩涡式的迅速移动，也会阻 碍其运动。 这类材料的导电行为是极端各向异 性的，垂直于c方向的电导率比于c 方向的电导率大得多。
压电陶瓷
01
压电陶瓷的原 理及应用
压电陶瓷的 性能参数
03
02
04
压电陶瓷的制 作工艺
压电陶瓷的 研究现状
压电陶瓷的原理及应用
）
压电陶瓷是一种将机械能与电能相互转换的功能陶瓷
压电陶瓷点火器 深大材料学院
压电陶瓷加湿器
压电陶瓷的原理及应用
）
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。
深大材料学院
压电陶瓷的制作工艺
干压成型是将经过造粒的瓷料装入一定形状的钢模内， 借助于模塞，在一定外力下压制成坯体。
）
加压方式
干压成型一般分单向加压和双向加压两种方式。较薄 制品可采用单向加压方式；厚制品宜采用双向加压，以 使坯体内密度较均匀。
深大材料学院
压电陶瓷的制作工艺 排塑
粘合剂是一种还原性强的物质，压电瓷料干压成型主要 使用聚乙烯醇（PVA）、聚乙二醇（PGE）。在成型以后需要 升温将其排出，以避免影响烧结质量，这一工序称为排塑。 为了防止还原作用，排塑时要保证较好的通风条件。
深大材料学院
压电陶瓷的制作工艺
）
2) 材料类型
① 接收型压电陶瓷材料 已引入了降低电导率和老化率的高价施主杂质，原料中 在0.5%以内的杂质不足以显著影响施主杂质的既定作用。 ② 发射型压电陶瓷材料 要求低机电损耗，因而配料中的杂质总量，愈少愈好， 一般希望在0.05%以下。对于为了提高其它性能参数的有意 添加物，另当别论。
深大材料学院
压电陶瓷的原理及应用
）
这种电极化不是由外电场产生，而是由晶体自身 产生的，所以成为自发极化，其相变温度TC称为 居里温度。
压电陶瓷是什么
压电陶瓷是什么？压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。
压电陶瓷到底是一种什么样的材料呢？压电陶瓷属于无机非金属材料。
这是一种具有压电效应的材料。
所谓压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。
反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。
这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域，以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。
在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。
电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石，打火次数可在100万次以上。
用压电陶瓷把电能转换成超声振动，可以用来探寻水下鱼群的位置和形状，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗，还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁，对塑料甚至金属进行加工。
压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。
地震是毁灭性的灾害，而且震源始于地壳深处，以前很难预测，使人类陷入了无计可施的尴尬境地。
压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。
这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。
压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，别小看这微小的变化，基于这个原理制做的精确控制机构－－压电驱动器，对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。
谐振器、滤波器等频率控制装置，是决定通信设备性能的关键器件，压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。
它频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长，特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性，使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。
我们来看一种新型自行车减震控制器，一般的减振器难以达到平稳的效果，而这种ACX减震控制器，通过使用压电材料，首次提供了连续可变的减震功能。
功能陶瓷 PPT课件
• 超导陶瓷广泛的应用于一些电力领域。 例如：超导磁体制成了超导发电机， 超导输电线路等；超导计算机，有超 导材料制成的晶体管，在避免超大规 模集成电路散热的同时，还减少了计 算机的容量和体积，最终大大提高了 计算机的运行速度；利用超导材料还 发明了磁悬浮列车，给人们的出行带 来了极大的便利。
超导陶瓷
• 磁性陶瓷的应用非常广泛，主要用于 两个方面：第一方面就是信息存储， 如磁盘、磁卡、软硬磁盘等；第二方 面就是磁性流体，外加磁场时，磁性 流体表现为顺磁性。新兴发展起来的 如磁性药流载体就是一个很好的例子。
磁性陶瓷
化学陶瓷
• 化学功能指一些化学物质遇到陶 瓷材料会表现出的敏感性、催化性、 吸附性等性质。特别利用其表现出的 催化性和吸附性可制成在化工领域里 必不可少的催化剂及其载体。另外还 可利用一些孔材料用于污水治理、环 境保护等方面。
容器达百亿支，在计算机中完成记忆功 能。而敏感陶瓷的电性能随湿、热、光、 力等外界条件的变化而产生敏感效应： 热敏陶瓷可感知微小的湿度变化，用于 测温、控温；而气敏陶瓷制成的气敏元 件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进 行监测、控制、报警和空气调节；而用 光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制， 进行自动送料、自动曝光、和自动记数。 磁性陶瓷是部分重要的信息记录材料。
化学陶瓷
其他功能陶瓷
•
此外，还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、 介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸 波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、 推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮 能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、 生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能 薄膜等，在自动控制、仪器仪表、电 子、通讯、能源、交通、冶金、化工、
• 所谓压电效应是指某些介质在力的作 用下，产生形变，引起介质表面带电， 这是正压电效应。反之，施加激励电 场，介质将产生机械变形，称逆压电 效应。这种奇妙的效应已经被科学家 应用在与人们生活密切相关的许多领 域，以实现能量转换、传感、驱动、 频率控制等功能。
功能陶瓷
功能陶瓷Z09015911 赵婷婷1、引言1、1功能陶瓷是对电、磁、光、热、化学、生物等现象或物理量有很强反应，或能使上述某些现象或量值发生相互转化的陶瓷材料。
功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息……因此，说它们多才多能一点都不过分．它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料还是一材多能呢！而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。
1、1与传统陶瓷的区别（1）原料许多是经过人工合成或者精制，不受天然条件的限制；（2）突破传统陶瓷的化学成分限制，用多种金属氧化物、氮化物、碳化物、磷化物等，有时直接用金属原素和碳、硅等非金属原素。
与传统陶瓷相比，功能陶瓷具备了一些特殊性能(热、机械、化学、电磁、光)。
其功能的实现主要来自于它所具有的特定的电绝缘性、半导体性、导电性、压电性、铁电性、磁性、生物适应性等。
1、2功能陶瓷的分类按电学性质：绝缘体陶瓷、介电陶瓷、半导体陶瓷、和导电陶瓷；按热学性质：耐高温陶瓷、电热陶瓷。
此外，还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，2、功能陶瓷的性质（1）. 机械材料：耐磨损、高比强度、高硬度、抗冲击、高精度尺寸、自润滑性等。
（2）热学材料：耐热、导热、隔热、蓄热与散热、热膨胀等。
（3）. 化学材料：耐腐蚀性、耐气候性、催化性、离子交换性、反应性、化学敏感性等。
（4）. 光学材料：发光性、光变换性、分光性、光敏感性等。
（5）. 电器材料：磁性、接电性、压电性、绝缘性、导电性、存储性、半导性、热电性等。
（6）. 生物医学材料：生物化学反应性、胀器代用功能性、感觉功能脏器性、生物形态性等。
陶瓷的功能性与其组成、工艺、自身性能和结构密切相关，功能陶瓷的工艺技术和性能检测关系可用下图表示。
第7次课-功能陶瓷
矫顽电场强度Ec
饱和电场强度Esat 铁电体的电滞回线
电极化的微观机制
电子位移极化, 响应 时 间 10-1410-16s 可见光频段, e a3
离子位移极化,
1210-13s,
10-
微波频段，
I = a3
偶极子取向极化,
= 02/3KT
② 严格控制配方，避免杂质离子，尤其是碱金属和碱
土金属离子的引入，在必须引入金属离子时，充分利用 中和效应和压抑效应，以降低材料中玻璃相的电导率。
3.1 电介质陶瓷
3.1.3电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用
1) 电绝缘陶瓷的生产特点——高体积电阻 ③ 由于玻璃的电导活化能小，因此应尽可能控制玻璃 相的数量，甚至达到无玻璃相烧结。 ④ 避免引入变价金属离子，以免产生自由电子和空穴，
氧化锆和氧化锌---提高材料机械强度。
3.1 电介质陶瓷
3.1.3电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用
2） 镁质瓷 (以滑石瓷为例)
生产的关键问题及工艺：
① 滑石的预烧
② 防止滑石老化
③ 烧结
扩大烧结范围严格控制窑炉温度范围
3.1 电介质陶瓷
3.1.4 非铁电电容器陶瓷
非铁电高介电电容器陶瓷的品种繁多。按照材料介电 系数和温度系数的大小，可分为： 1）温度补偿电容器陶瓷；2）温度稳定电容器陶瓷 1）温度补偿电容器陶瓷 高频温度补偿电容器陶瓷的介电常数在650以下，介电 常数的温度系数较小，而且可通过组成的调整，使介电常 数的温度系数灵活地变化。 介电常数的温度系数常为负值，用来补偿回路中电感 的正温度系数，使回路的谐振频率保持稳定。
往往由于击穿而不能工作，因此提高它的耐压性能非常重 要。
压电陶瓷的基本原理和应用
压电陶瓷的基本原理和应用1. 压电陶瓷的定义压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，能够在受到力或压力作用下产生电荷并反之也能将电荷转换为力或位移。
它是一种特殊的功能陶瓷材料，具有压电效应、热释电效应和压阻效应等特性。
2. 压电陶瓷的基本原理压电效应是压电陶瓷的基本原理，它是指在某些特殊的材料中，当受到力或压力作用时，内部原子或分子发生畸变，产生极化，并形成正负电荷的分离。
当压力消失时，电荷又会聚集在一起。
压电陶瓷的基本原理可以用以下几个方面来解释：•压电效应：当施加压力时，陶瓷会产生电荷，并导致其内部结构的畸变。
•电压效应：当施加电压时，陶瓷会发生形变。
•应变效应：当施加外力时，陶瓷会产生与力大小相等的位移。
3. 压电陶瓷的结构和组成压电陶瓷通常由钛酸锆、铅锆酸钛、硅酸铅和双碱玻璃等高温烧结材料制成。
它的结构可以分为两个部分：•基体：主要由粒子组成的陶瓷基底，具有良好的断裂性能和机械强度。
•极化层：位于基体表面的极化层，负责传递外界压力或电场对陶瓷的刺激。
4. 压电陶瓷的应用领域由于其特殊的物理性质和压电效应，压电陶瓷在许多领域都有广泛的应用。
4.1 声学器件压电陶瓷广泛应用于声学器件中，如扬声器、听筒、麦克风等。
压电陶瓷的压电效应可以将电能转换成声能，可以将声音信号转化为电信号，实现声音的放大、传输和感应。
4.2 传感器压电陶瓷的应变效应使其成为理想的传感器材料。
压电传感器可以用于测量压力、力、加速度、形变等物理量，并将其转化为电信号进行采集和分析。
4.3 振动与控制压电陶瓷的振动和控制特性使其在仪器仪表、振动传感器和控制系统中有广泛应用。
它可以用于实现精确的振动控制，如减震、精密定位和振动补偿等。
4.4 超声波技术压电陶瓷的超声波性质使其在医疗、材料研究和工业领域中得到广泛应用。
压电陶瓷可以用于制造超声波发生器和传感器，实现超声波的产生、检测和测量。
4.5 压电陶瓷电源压电陶瓷可以利用压电效应将机械能转化为电能，用于制造压电陶瓷电源。
压电陶瓷ppt课件
其它几种重要的压电陶瓷包括
PbTiO3- PbZrO3；
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3- PbTiO3- PbZrO3 ；
Pb(Co1/3Nb2/3)O3- PbTiO3- PbZrO3 ；
Na0.5K0.5NbO3 ；Pb0.6Ba0.4Nb2O6 ；
BNT(B0.5Na0.5TO3)、KNN(K0.5Na0.5NbO3）等。
还具有热电性；铁电体也是一种极性晶体，属于热电体，因 而也是压电体。
2
3. 压电陶瓷
陶瓷—多晶体—各晶粒之间的压电效应会相互 抵消；
人工极化：经直流强电场极化处理过的铁电陶 瓷，使晶粒中的所有电畴都尽可能地转向了电 场的方向，铁电晶体所固有的压电效应就会在 陶瓷材料上呈现出来。因此，压电陶瓷实际上 也就是经过直流强电场极化处理过的铁电、压 电陶瓷。
3
表征参数
机电偶合系数K
or：
K
2
由压电效应转换的电能 储入的机械能总量
K
2
由逆压电效应转换的机械能 储入的电能总量
K值越大，材料的压电耦合效应越强。 除此之外，还有压电系数d、机械品质因素Q、
弹性系数S和频率常数N等。
4
主晶相结构
钙钛矿型、钨青铜型、焦绿石型、含钛层状结构。
目前应用最广泛的是BaTiO3、PbTiO3、 PbZrO3等, 都属钙钛矿型晶胞结构。
§9.5 压电陶瓷
压电陶瓷（piezoelectric ceramics） ——具有压电效应的陶瓷材料，
即能进行机械能与电能相互转变的 陶瓷； 制备方便，成本低廉，发展迅速， 一类重要的功能陶瓷材料； 目前，压电陶瓷在工程方面的应用， 甚至超过了压电晶体。
1
一、压电效应及陶瓷压电机制
压电陶瓷
BACK
配料
成型
排塑
老化 测试
混合 磨细
造粒
烧结 成瓷
高压 极化
预烧
二次 磨细
外形 加工
被电 极
BACK
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。 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。 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。 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。
• 适用于用于超声波焊接设备以及超声波清洗设备，主要采 用大功率发射型压电陶瓷制作，超声波换能器是一种能把 高频电能转化为机械能的装置，超声波换能器作为能量转 换器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即 超声波）再传递出去，而它自身消耗很少的一部分功率。
BACK
声纳
• 在海战中，最难对付的是潜艇，它能长期在海下潜航，神 不知鬼不觉地偷袭港口、舰艇，使敌方大伤脑筋。如何寻 找敌潜艇？靠眼睛不行，用雷达也不行，因为电磁波在海 水里会急剧衰减，不能有效地传递信号，探测潜艇靠的是 声纳。压电陶瓷就是制造声纳的材料，它发出超声波，遇 到潜艇便反射回来，被接收后经过处理，就可测出敌潜艇 的方位、距离等。
BACK
高压发生器
声音转换器
声纳
谐振器
滤波器
超声波
其他运用
BACK
声音转换器
• 声音转换器声音转换器是最常见的应用之一。像拾音器、 传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、材料的超 声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。如儿童玩 具上的蜂鸣器就是电流通过压电陶瓷的逆压电效应产生振 动，而发出人耳可以听得到的声音。压电陶瓷通过电子线 路的控制，可产生不同频率的振动，从而发出各种不同的 声音。例如电子音乐贺卡，就是通过逆压电效应把交流音 频电信号转换为声音信号。
功能性陶瓷材料在电子器件中的应用
功能性陶瓷材料在电子器件中的应用功能性陶瓷材料是一类具有特定物理、化学或电子性质的陶瓷材料，被广泛应用于电子器件中。
它们在电子行业中扮演着重要的角色，提供了多种功能和特性，如高温稳定性、低介电常数、压电效应等。
本文将重点讨论功能性陶瓷材料在电子器件中的应用。
一、压电陶瓷压电陶瓷是一种可以通过施加电场产生机械应变或者通过施加机械应力产生电荷分布不均的陶瓷材料。
它在电子器件中的应用广泛。
例如，压电陶瓷可以用于制作压电传感器，将机械振动转化为电信号，被广泛应用于加速度计、传感器等领域。
此外，压电陶瓷还可以制作压电换能器件，将电能转化为机械能，用于超声波发生器、压电致动器等电子器件中。
二、热敏陶瓷热敏陶瓷是一种可以根据温度变化发生电荷变化的陶瓷材料。
它具有温度灵敏度高、稳定性好等特点，被广泛应用于温度传感器和热敏电阻等器件中。
热敏陶瓷通过温度变化引起电阻值的变化，从而实现温度的测量和控制。
在电子器件中，热敏陶瓷常用于制作温度开关、恒温器等设备。
三、铁电陶瓷铁电陶瓷是一种具有独特的铁电性质的陶瓷材料。
它具有自发极化和反极化能力，在外加电场的作用下可以改变自身极化状态。
铁电陶瓷在电子器件中的应用非常广泛，特别是在存储器件和传感器方面。
例如，铁电陶瓷可以用于制作非易失性存储器，具有快速读写、长寿命等优点。
此外，铁电陶瓷还可以用于制作压电传感器、声波滤波器等电子器件。
四、介电陶瓷介电陶瓷是一种具有低介电常数和高介电常数的陶瓷材料。
它在电子行业中被广泛应用于微波器件和集成电路中。
介电陶瓷具有低损耗和高频率特性，可以提供稳定的电绝缘性能和电容效应。
因此，介电陶瓷常被用于制作滤波器、耦合器等微波器件，以及集成电路中的衬底和隔离层。
五、陶瓷基板陶瓷基板是一种用于制作电子器件的基板材料，具有良好的导热性能和机械强度。
陶瓷基板广泛应用于集成电路、光电子器件等领域。
它通过提供良好的绝缘性能和机械支撑，保护电子器件的稳定运行。
压电陶瓷材料
压电陶瓷材料湖南工学院学院：材料与化学工程专业：无机非金属材料工程学号：09701540130姓名：姜庭燕时间：2012年5月16日压电陶瓷材料—PZT陶瓷一、压电陶瓷材料简介压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。
这是一种具有压电效应的材料。
它在工业生产和日常生活中得到了广泛的应用。
由压电陶瓷构成的超高精度、低能耗、控制简便的驱动器,在精密工程中起到了非常重要的作用。
1、压电陶瓷材料的基本原理压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。
如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。
而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。
也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。
压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。
例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。
二、PZT压电陶瓷的发展压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料。
当在某些各向异性的晶体材料上施加机械应力时，在晶体的某些表面上会有电荷出现。
这一效应称为正压电效应，晶体的这一性质，称为压电性。
1880年，居里兄弟最早发现电气石具有压电效应，1881年，居里兄弟实验发现，在晶体上施加电压时，则晶体会产生几何形变。
这一效应被称为逆压电效应，并给出石英相同的正逆压电常数。
1894年沃伊特(Voigt)指出，仅无对称中心的20种点群的晶体才可能具有压电效应。
石英是压电晶体的代表，它一直被广泛应用至今。
利用石英的压电效应可制成振荡器和滤波器等频控元件。
压电陶瓷原理
压电陶瓷原理(转)默认分类2008-04-12 20:36:46 阅读460 评论1 字号：大中小压电现象是100多年前居里兄弟研究石英时发现的。
那么,什么是压电效应呢？当你在点燃煤气灶或热水器时,就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服务了一次。
生产厂家在这类压电点火装置内,藏着一块压电陶瓷,当用户按下点火装置的弹簧时,传动装置就把压力施加在压电陶瓷上,使它产生很高的电压,进而将电能引向燃气的出口放电,于是,燃气就被电火花点燃了。
压电陶瓷的这种功能就叫做压电效应。
压电效应的原理是,如果对压电材料施加压力,它便会产生电位差（称之为正压电效应）,反之施加电压,则产生机械应力（称为逆压电效应）。
如果压力是一种高频震动,则产生的就是高频电流。
而高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号（机械震动）,这就是我们平常所说的超声波信号。
也就是说,压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能,这种相互对应的关系确实非常有意思。
压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。
例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能, 在未来的飞行器设计中占有重要的地位．二、应用：压电材料的应用领域可以粗略分为两大类：即振动能和超声振动能-电能换能器应用,包括电声换能器,水声换能器和超声换能器等,以及其它传感器和驱动器应用。
1、换能器换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件压电聚合物电声器件利用了聚合物的横向压电效应,而换能器设计则利用了聚合物压电双晶片或压电单晶片在外电场驱动下的弯曲振动,利用上述原理可生产电声器件如麦克风、立体声耳机和高频扬声器。
目前对压电聚合物电声器件的研究主要集中在利用压电聚合物的特点,研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件,如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。
压电陶瓷的医学应用-概述说明以及解释
压电陶瓷的医学应用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容如下：压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应，即在受到外力作用时会产生电荷分离，从而形成电压信号。
这种材料的压电效应是由于其晶格结构的非对称性所导致的。
压电陶瓷具有多种优异的物理和化学特性，如稳定的压电性能、高机械强度和耐热性等，因此在医学领域有着广泛的应用前景。
本文将重点探讨压电陶瓷在医学领域中的应用。
压电陶瓷在医学领域中有许多潜在的应用，包括听觉传感器、超声诊断、医学成像、医疗治疗等方面。
通过利用压电陶瓷的压电效应，可以实现医学设备的高灵敏度、高分辨率和高效能。
同时，压电陶瓷还可以应用于体内植入物的制造，如人工耳蜗、神经刺激器等，为患者提供更好的治疗效果。
值得注意的是，尽管压电陶瓷在医学领域有着广泛的应用前景，但是其在临床实践中仍存在一些挑战。
例如，陶瓷材料的制备工艺较为复杂，且成本相对较高；陶瓷的脆性使其易于破碎；同时，在体内应用时需要考虑材料的生物相容性等因素。
因此，需要进一步的研究和发展，以克服这些技术和应用上的难点，并为医学领域的发展做出更大的贡献。
综上所述，本文将系统地介绍压电陶瓷的基本原理和特性，并重点关注压电陶瓷在医学领域中的应用。
随着技术的不断进步和创新，相信压电陶瓷在医学领域中的应用将会得到进一步的拓展和发展，为医疗技术的进步做出更多的贡献。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：文章的结构是指整篇文章的组织框架和主要部分的呈现顺序。
在本篇文章中，主要分为引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个方面的内容。
1. 概述：在这部分，可以简要介绍压电陶瓷的概念、定义和基本原理。
可以提到压电陶瓷的特殊性质，比如能够通过机械应力反应产生电荷，或者通过外电场激发出机械振动等。
同时，也可以提到医学领域对于高性能材料的需求以及压电陶瓷在医学领域的潜在应用前景。
2. 文章结构：在这部分，可以简要介绍文章的整体结构和各部分的内容。
压电陶瓷
七、排塑：目的是将制粒时加入的粘合剂从毛坯中除掉。
应用
主要用途
常见运用
1、声音转换器声音转换器是最常见的应用之一。像拾音器、传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、 材料的超声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。如儿童玩具上的蜂鸣器就是电流通过压电陶瓷的逆压电 效应产生振动，而发出人耳可以听得到的声音。压电陶瓷通过电子线路的控制，可产生不同频率的振动，从而发 出各种不同的声音。例如电子音乐贺卡，就是通过逆压电效应把交流音频电信号转换为声音信号。
压电陶瓷
具有压电特性的电子陶瓷材料
01 基本释义
03 物质组成
目录
02 发展历史 04 特性
05 原理
07 应用
目录
06 制造工艺
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应，压电陶瓷除具有压电性外，还 具有介电性、弹性等，已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机 械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电 效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶 瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等，除 了用于高科技领域，它更多的是在日常生活中为人们服务，为人们创造更美好的生活而努力。
其中u12为压电能，u1为弹性能，u2为介电能。
经过极化了的压电陶瓷片的两端会出现束缚电荷,所以在电极表面上吸附了一层来自外界的自由电荷。当给陶 瓷片施加一外界压力F时，片的两端会出现放电现象。相反加以拉力会出现充电现象。这种机械效应转变成电效应 的现象属于正压电效应。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通过逆压电效应转换所得的机械能 K 转换时输入的总电能
2
或
通过正压电效应转换所得的电能 K 转换时输入的总机械能
2
压电陶瓷振子（具有一定形状、大小和被覆工作电极的压电陶 瓷体）的机械能与其形状和振动模式有关，不同的振动模式将有 相应的机电耦合系数。 •如对薄圆片径向伸缩模式的耦合系数为Kp（平面耦合系数）； •薄形长片长度伸缩模式的耦合系数为K31（横向耦合系数）；
正/逆压电效应 压电超声换能器、压电 信号发生器、压电点火 器、压电变压器在机械 自动化控制领域有着举 足轻重的地位。
为什么会产生这个效应?
——反映出了结构的特点；什么 层次的现象呢？
什么是压电效应
压电效应产生的根源是晶体中离子电荷的 位移，当不存在应变时电荷在晶格位置上分布 是对称的，所以其内部电场为零。 但当给晶体施加应力则电荷发生位移，如 果电荷分布不在保持对称就会出现净极化，并 将伴随产生一个电场，这个电场就表现为压电 效应。
功能梯度结构的压电双晶片，能很好地解决 传统双晶片型压电驱动器的粘结界面开裂问 题，有助于提高驱动器的服役寿命。
压电陶瓷材料的应用
1、在水声技术中的应用 发射换能器：用硬性材料； 接收换能器：软性材料 2、在超声技术中的应用 3、在高电压发生装置上的应用 4、在滤波器上的应用 5、在电声设备上的应用
压电陶瓷内容
压电的概念和原理 压电性能参数介绍 典型压电材料 压电陶瓷的制备工艺
第3讲 压电陶瓷
压电陶瓷（Piezoelectric Ceramics）
压电材料是一种能够实现机械能 与电能互相转换的材料。当沿一 定方向对材料施加压力或拉力后， 它的相应的两个面上就产生电荷； 反之，如果将材料放入电场中， 材料就会产生相应的形变。
常见体系铌锌酸铅系
铌锌酸铅系： Pb（Zn1/3Nb2/3）O3-PbTiO3-PbZrO3 此系统的特点是致密度高、绝缘性能优良，压电性能 好。 如0.25Pb（Zn1/3Nb2/3）O3-0.30PbTiO30.45PbZrO3+1.2%MnCO3 Kp=0.35,Qm=3500~4000,ε=900~1000,频率温度稳 定性良好。在同时引入NiO，可以进一步提高Kp值及 温度稳定性，适合制作滤波器及换能器。
D3 d33T3
式中d33为压电常数，足标中第一个数字指电场方 向或电极面的垂直方向，第二个数字指应力或应变方 向；T3为应力；D3为电位移。
2、机电耦合系数Kp
机电耦合系数K是一个综合反映压电陶瓷的机械能与电能之间耦合关 系的物理量，是压电材料进行机—电能量转换能力的反映。机电耦合 系数的定义是：
Qm 2 谐振时振子储存的机械能 每一谐振周期振子所消耗的机械能
ห้องสมุดไป่ตู้
f a2 Qm 2f r R(C0 C1 )( f a2 f r2 )
其中：
fr为压电振子的谐振频率
fa为压电振子的反谐振频率 R为谐振频率时的最小阻抗Zmin（谐振电阻） C0为压电振子的静电容 C1为压电振子的谐振电容
常见体系锑锰酸铅系
锑锰酸铅系： Pb（Mn1/3Sb2/3）O3-PbTiO3-PbZrO3 此特点是Kp值和Qm可以同时达到较高的值，介电损 耗小，致密度好。如果用碱土金属离子置换一部分铅， 并添加一些改性杂质，可以进一步提高压电性能，并 获得稳定性良好的材料。例如 Pb0.98Sr0.02(Mn1/3Sb2/3)0.05 (Zr0.48Ti0.47)O3+0.2重量 %CeO2，Kp=0.64,Qm=2826,此系统配方可用于宽带 滤波器及高压发生器。
压电陶瓷材料参数
它是压电介质把机械能（或电能）转换为电能 （或机械能）的比例常数，反映了应力（T）、应变 （S）、电场（E）或电位移（D）之间的联系，直接 反映了材料机电性能的耦合关系和压电效应的强弱， 从而引出了压电方程。 常见的压电常数有四种。
重要压电性能参数介绍
1、压电常数d33 压电常数是反映力学量（应力或应变）与电学量 （电位移或电场）间相互耦合的线性响应系数。 当沿压电陶瓷的极化方向（z轴）施加压应力T3时， 在电极面上产生电荷，则有以下关系式：
工艺性好
工艺性差 （粉化，PbO易挥发）
PbZrO3-PbTiO3相图
立方顺电相
1、随Zr：Ti 变化，居里点几乎线 形地从235℃变到490℃ ，Tc线以 上为立方顺电相，无压电效应。 2、Zr：Ti=53：47附近有一准同 型相界线，富钛侧为四方铁电相 FT；富锆一侧为高温三方铁电相FR， 温度升高，这一相界线向富锆侧 倾斜，并与Tc线交于360℃（表明 相界附近居里温度Tc高），在相 界附近，晶胞参数发生突变。 3、在四方铁电相FT与三方铁电相 FR的相界附近具有很强的压电效 应，Kp, ε出现极大值，Qm出现极 小值。
无铅压电材料
（2） Bi1/2Na1/2TiO3基无铅压电陶瓷 a (1-x)BNT-xBi0.5K0.5TiO3 b (1-x)BNT-xATiO3(A=Ba、Sr、Ca或由它们组 成的复合离子） c (1-x)BNT-xAINbO3（AI=K、Li、Na） d (1-x)BNT-xAIBIIO3（AI=Bi、La；BII=Cr、Fe、 Sc、Mn） e (1-x)BNT-xBaTiO3-yBiFeO3
常见体系铌锰酸铅系
铌锰酸铅系： Pb（Mn1/3Nb2/3）O3-PbTiO3-PbZrO3 此系统的特点是Qm较高，Kp值中等，介电常数较低， 时间温度稳定性好。可作延迟线的压电换能器振子。 锑锂酸铅系： Pb（Li1/2Sb1/2）O3-PbTiO3-PbZrO3 此系统的特点是Kp值可达80%，但 Qm较低。在未加 其它改性添加剂时是典型的软性材料。作为接收型材 料，灵敏度较高。可用作接收型换能器材料。
•圆柱体轴向伸缩模式的耦合系数为K33（纵向耦合系数）等。
机电耦合系数K是压电材料进行机-电能量转换 的能力反映。 它与材料的压电常数、介电常数和弹性常数等 参数有关，是一个比较综合性的参数。 其值总是小于1。
3、机械品质因数Qm
压电陶瓷在振动时，为了克服内摩擦需要消耗能量。机械品质 因数Qm是反映能量消耗大小的一个参数。Qm越大，能量消耗越小。机 械品质因数Qm的定义式是：
常见体系
钨镉酸铅系： 0.15Pb（Cd1/2W1/2）O3-0.45PbTiO30.40PbZrO3+2.0%Sb2O5 此配方Kp值可达70%， Qm=918，ε=1381。频率稳 定性和时间稳定性都很好。当加入适量改性添加剂时， Kp和Qm值能进一步提高。 钨锰酸铅系： Pb（Mn2/3W1/3）O3-PbTiO3-PbZrO3 此体系的特点Kp值可达70%， Qm=2000，耐击穿电 压高，谐振频率温度稳定性好。可用于滤波器振子及 超声振子。
无铅压电陶瓷材料
（3）NaNbO3基无铅压电陶瓷 a（1-x）NaNbO3-xAINb2O6 b （1-x）NaNbO3-xAITiO3 （4）铋层状结构压电陶瓷 aBi4Ti3O12基无铅压电陶瓷 bMBi4Ti4O15基无铅压电陶瓷 c MBi2Nb2O9基无铅压电陶瓷（M=Sr、Ca、Ba、 Na0.5Bi0.5等) d复合铋层状结构压电陶瓷
四方铁电相 高温三方 铁电相 A0
反铁电 正交相
低温三方 铁电相
准同型相界：四方铁电相与三方铁电相的交界，并不 是一个明确的成分分界线，而是具有一定的成分范围， 在此区域内，陶瓷体内三方相和四方相共存。
PbZrO3-PbTiO3准同型相界的KP、ε、d、Pr
常见体系铌镁酸铅系
铌镁酸铅系： 0.375Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.375PbTiO30.25PbZrO3 加入0.5%NiO,Kp 从0.5 到 0.64； 加入0.5%MnO2,Qm从73到1640,还可以改善频率常数的 温度、老化性； 同时加入NiO、MnO2 ，Kp 和Qm可以得到改善； 若一部分铅被Sr或Ba取代，可以减少铅的挥发使烧结变 得容易，并提高绝缘电阻和介电常数，进一步提高Kp 值。
无铅压电陶瓷材料
(5)钨青铜结构无铅压电陶瓷 a(SrxBa1-x)Nb2O6基无铅压电陶瓷 b(AxSr1-x)NaNb5O15基无铅压电陶瓷(A=Ba、Ca、 Mg等） cBa2AgNb5O15基无铅压电陶瓷
压电陶瓷的制造工艺
工艺：
原料 配料 球磨 预烧 烧成 被银 极化 检测 （1）原料对性能的影响 原料的纯度和所处的状态对压电陶瓷材料的性能有 极大的影响。同一配方，使用不同出处的原料可能得 到不同性能的陶瓷，因此根据杂质对性能的影响，一 般来说，配料中用量大的原料，要求纯度高些，要求 达98%以上。而用量很小的添加剂，即使纯度低些也 不致引入较多的杂质。
（3）烧成条件对性能的影响 A温度和时间 B组成对烧结的影响 添加剂对烧结的影响： “软性”添加剂可以促进烧结；“硬性”添加 剂使烧结不易进行；晶格畸变对烧结有利；液 相烧结可以促进烧结
（4）极化程度对性能的影响 压电陶瓷材料必须经过极化之后才具有压 电性能。 极化就是在直流电场的作用下使铁电畴沿 电场方向取向。 同一配方，如极化条件不同，极化进行的 程度不同，材料的性能指标可以相差很大。一 般随着极化程度的提高，d33、Kp增加。介电 损耗随着极化程度的提高而降低。Qm随极化 程度的提高而升高。
（2）合成条件对性能的影响 预烧的主要目的是为了使化学反应充分进行，合 成钙钛矿型结构的主晶相。 500℃~600℃：未反应 600℃~700℃：PbO+TiO2 PbTiO3 700℃~750℃：PbTiO3+PbO+TiO2 Pb（Zr1-XTiX）O3 750℃~800℃：PbTiO3+ Pb（Zr1-XTiX）O3 Pb（Zr0.5Ti0.5）O3