先進陶瓷工藝學(xué)

先進陶瓷工藝學(xué)1、 先進陶瓷是“采用高度精選或合成的化工原料，具有能精確控制的化學(xué)組成，按照便于控制的制造技術(shù)加工的、便于進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且有優(yōu)異特性的陶瓷”2、 功能陶瓷：指具有電、磁、光、聲、超導(dǎo)、化學(xué)、生物等特性，且具有相互轉(zhuǎn)化功能的一類陶瓷。3、 非氧化物陶瓷是包括金屬的碳化物、氮化物、硅化物和硼化物等陶瓷的總稱4、 電介質(zhì)陶瓷：電阻率大于108Q?m的陶瓷，能繼承受較強電壓而不被擊穿。分為：絕緣陶瓷電容器陶瓷壓電、熱釋電、鐵電陶瓷5、 鐵電陶瓷：主晶相為鐵電體的陶瓷材料。6、 熱釋電陶瓷：某些晶體中還可以由于溫度變化而產(chǎn)生電極化的陶瓷7、 敏感陶瓷:當作用于這些材料制作的元件上的某一個外界條件，如溫度、壓力、濕度、氣氛、電場、光及射線等改變時，能引起該材料某種物理性能的變化，從而能從這種元件上準確迅速地獲得某種有用的信號。8、 “移峰效應(yīng)”和“壓峰效應(yīng)”在鐵電體中引入某種添加物生成固溶體，改變原來的晶胞參數(shù)和離子間的相互聯(lián)系，使居里點向低溫或高溫方向移動，這就是“移峰效應(yīng)”。其目的是為了在工作情況下（室溫附近）材料的介電常數(shù)和溫度關(guān)系盡可能平緩，即要求居里點遠離室溫溫度，如加入PbTiO3可使BaTiO3居里點升高。壓峰效應(yīng)是為了降低居里點處的介電常數(shù)的峰值，即降低￡-T非線性，也使工作狀態(tài)相應(yīng)于￡-T平緩區(qū)。例如在BaTiO3中加入CaTiO3可使居里峰值下降。常用的壓峰劑（或稱展寬劑）為非鐵電體。如在BaTiO3加入Bi2/3SnO3，，其居里點幾乎完全消失，顯示出直線性的溫度特性，可認為是加入非鐵電體后，破壞了原來的內(nèi)電場，使自發(fā)極化減弱，即鐵電性減小。9、 “軟性”添加物：可以使陶瓷性能往“軟”的方面變化，也就是提高彈性柔順系數(shù)S，降低Qm，提高￡，增大tan6，提高kp，降低EC，提高pv等?！坝残浴碧砑游锸侵高M入A位置的K+、Na+、以及進入B位置的Fe2+、Co2+、Mn2+、Ni2+、Mg2+、Al3+、Ga3+、In3+、Cr3+、Sc3+等金屬離子。與“軟性”添加物的作用相反，“硬性”添加物能使壓電陶瓷的性能向“硬”的方向發(fā)展：tan6降低，EC提高，提高Qm，提高￡，稍稍降低kp，pv變小等。10、 ①尖晶石型鐵氧體它屬于立方晶系，分子式一般以（MeFeO）表示、②磁鉛石型鐵氧體。24它屬于六方晶系，分子式為MeFe12O19、③石榴石型鐵氧體。屬立方晶系，分子式為Me3Fe5O12或?qū)懗?Me2O3?5Fe2O3。其中Me表示+3價稀土金屬離子。11、 預(yù)燒的目的：是使Y-Al2O3全部轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Al2O3，減少燒成收縮。此外，預(yù)燒還可以去除Al2O3原料中的Na2O,提高原料的純度從而保證產(chǎn)品的性能°影響因素：①通常要加入適量的添加物，如H3BO3、NH4F、AlF3等，加入量一般為0.3~3%預(yù)燒氣氛，對氧化鋁中的含堿量影響比較大。3跟預(yù)燒的溫度有關(guān)12、 ZrO2的晶型轉(zhuǎn)變1170°C 2370°C 2715°C單斜ZrO2 k四方ZrO2立方ZrO2 k熔體13、碳熱還原法、氣相沉積法、自蔓燃高溫合成法（SHS法）14、剛玉莫來石瓷制備過程中各組分的作用:粘土：1、耐火粘土或高嶺土加熱分解時生成莫來石。2、它賦予坯體良好的可塑性，便于成型。工業(yè)氧化鋁：工業(yè)氧化鋁能轉(zhuǎn)化為剛玉，又能與粘土分解后的石英生成二次莫來石。A12O3含量增加，瓷體的各項性能均有所提高。氧化鈣：增進二次莫來石化的程度，與A12O3、SiO2及其它物質(zhì)生成低熔點的鈣玻璃，除去了坯體中游離的石英，能起助熔作用，促進燒結(jié)。氧化鎂：增進二次莫來石化的程度。生成鎂鋁尖晶石，抑制剛玉晶體的二次再結(jié)晶，細晶，提高瓷體性能。生成低熔點的鎂玻璃體，除去坯體中的游離石英，助熔，降低燒結(jié)溫度。氧化鎂的引入方式白云石白云石煅燒過程中分解出CO2，得到活性較大的CaO及MgO。它們在配方中起前面所述的氧化鎂和氧化鈣的作用滑石：與其它物質(zhì)易化合，起礦化、助熔等作用。碳酸鋇有利于瓷坯的燒結(jié)，大大降低了材料的介電損耗，改善了瓷坯的電性能，防止剛玉晶粒的過分長大。其它外加劑：如SrCO3，螢石（CaF2）及焦硼酸鋇等，它們可作助熔劑、及晶粒抑制劑。15、 滑石瓷中常用外加劑及其主要作用1、 粘土（5-10%）-―目的是提高可塑性、降低燒結(jié)溫度。要注意引入雜質(zhì)會導(dǎo)致電性能惡化，縮小燒結(jié)溫度范圍。2、 堿土金屬氧化物（鈣、鍶、鋇、鎂等的碳酸鹽）均能改變滑石瓷的電性能。（1）其中BaO能大幅提高滑石瓷的體積電阻率兩個數(shù)量級，降低介質(zhì)損耗。BaO>CaO>SrO。（2）可以降低燒結(jié)溫度，含量過高會縮小燒結(jié)溫度范圍，CaO縮小燒結(jié)溫度范圍最嚴重，且CaO會導(dǎo)致晶粒粗大，促進瓷坯老化。（3） BaCO3能防止瓷坯老化，加入量5-10%為宜，太多會降低玻璃粘度，縮小燒結(jié)范圍。（4） MgO與滑石分解的游離石英結(jié)合生成電性能優(yōu)良的MgO?SiO2,可提高電性能，降低燒結(jié)溫度，擴大燒結(jié)范圍。引入量8-10%，太多會生成鎂橄欖石（2MgO?SiO2），會提高燒結(jié)溫度，增加膨脹系數(shù)，降低熱穩(wěn)定性。一般MgO的引入形式為菱鎂礦或-碳酸鎂。3、 氧化鋁（1-3%）---可與游離石英生成電性能好的硅線石（Al2O3?SiO2），可以降低燒結(jié)溫度，能防止瓷件老化，穩(wěn)定瓷的介電性能，但會顯著降低瓷的抗折強度。用量過多會生成堇青石。4、 硼酸鹽（2-3%方硼石）---是強的助熔劑，能大幅降低燒結(jié)溫度，同時大副降低粘度。熔相利于金屬化封接。5、 氧化鋯和氧化鋅（4%以下）---能有效的擴大燒結(jié)溫度和提高材料的機械強度。能提高玻璃相的粘度，因而可以擴大燒結(jié)范圍，促進細晶化，提高機械強度。6、 長石（6-7%）---擴大燒結(jié)范圍60^。注意堿金屬離子對電性能的破壞作用。7、 生滑石（6—24%）---塑性8、 燒滑石（50—92%）---層狀、收縮、粉磨。16、 BaTiO的晶型轉(zhuǎn)變，居里溫度的含義在146此以下，BaTiO3存在三次相變、四種不同的晶型結(jié)構(gòu)。

?當T>120°C時為對稱性較高的立方晶系，屬于順電相，不具有鐵電性。?當T<120C時則為四方晶型，該溫度范圍沿c軸出現(xiàn)自發(fā)極化并呈現(xiàn)鐵電性。?當T^o.5C時，轉(zhuǎn)變?yōu)檎痪担园l(fā)極化軸沿[011]方向。當Te-80C時又如轉(zhuǎn)變?yōu)槿骄?，自發(fā)極化軸方向為[111]。居里溫度：鐵電體的自發(fā)極化只在某一溫度范圍內(nèi)方才存在(Ps尹0)，當溫度超過某一極限值以后，自發(fā)極化即行消失(Ps=0)。這一物理過程的臨界溫度Tc被稱為“居里溫度(點)”17、 BaTiO3陶瓷的半導(dǎo)化1、、強制還原Ba2+Ti4+O2-—Ba2+[Ti4+(Ti4+?e)]O2-+V+1/2OTOC\o"1-5"\h\z3 1-x 2x3-X Ox 22、摻雜高價摻雜形成施主能級fn型半導(dǎo)體，低價摻雜形成受主能級fP型半導(dǎo)體。BaTiO+xLa3+fBa2+La3+[Ti4+(Ti4+?e)]O2-+xBa2+3 1-x x 1-x x 3BaTiO+xBi3+fBa2+Bi3+[Ti4+(Ti4+?e)]O2-+xBa2+3 1-x x 1-x x 3BaTiO3+xTa5+fBa2+[Ti4+12x(Ti4+*e)xTas+x]O32-18、MLCC定義，，及其制備工藝。X疊層電容器(MLCC)是指在流延(或軋膜)工藝生產(chǎn)的陶瓷膜片(sheet)上，先印刷上幾十個或幾百個電極圖案，然后把許多層這種膜片交錯疊合，層間用聚乙稀醇縮丁醛(PVB)溶液粘合、精確的定位、疊層加壓形成一個整體。再通過切割，脫粘合劑，一次燒結(jié)使之形成獨石(monolithic)結(jié)構(gòu)，再制作端電極，就制成了疊層電容器。二原料的混合(球磨機)生帶成型(流建法)二原料的混合(球磨機)生帶成型(流建法)坯料干燥務(wù)檢陳腐，等靜壓土 堇知郭壓’印刷工70-S0MPaS0°CI內(nèi)電極19、■壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝及人工極化作用。|上待電極19、■壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝及人工極化作用。|上待電極上端電極

(三層鍍)主要工藝配料f球磨f過濾、干燥f預(yù)燒f二次球磨f過濾、干燥f過篩f成型f排塑f燒結(jié)f精修f上電極f燒銀f極化f測試 ,「：-人工極化 「:::1、 在陶瓷片上加一個足夠高的直流電場，迫使陶瓷內(nèi)部的電疇轉(zhuǎn)向，或者說迫使自發(fā)極化作定向排列的過程陶瓷電容器制造工藝 1也2、 是壓電陶瓷生產(chǎn)必需的工藝環(huán)節(jié)。人工極化處理前為多電疇晶粒，陶瓷為多晶結(jié)構(gòu)，內(nèi)極化強度為零；極化處理中，晶?？尚纬蓡萎?，即自發(fā)極化沿電場方向排列；/