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压电陶瓷主要工艺介绍

原材料的本质将对压电陶瓷的性能产生决定性的影响。压电陶瓷与传统的陶瓷的区别是它对原料的纯度，细度，颗粒尺寸和分布，反应活性，晶型，可利用性以及成本都必须加以考虑和控制。

原材料在很大程度上，可决定压电陶瓷元件性能参数的高低，对工艺的顺利进行有重要影响因此，对所用元材料的性能必须有所了解，选择原材料必须符合经济合理的原则。

压电陶瓷所用的各种原料，一般都是各种金属氧化物，有时也采用各种钛酸盐，锆酸盐，锡酸盐，铁酸盐和碳酸盐等。 目前压电陶瓷生产上所用的各种原材料，具有很强的地方性，原材料的质量往往随产地和批号的不同而有很大的区别和差异。严重影响了生产质量的稳定性。因此掌握原材料质量对产品性能的影响，进而在生产中预以有效的控制，对确保产品的质量有很大的现实意义。对于非压力系统,可在密闭系统内安放一个超声波源,然后从密闭系统外部接收。

原材料中含有各种各样的杂质，对压电陶瓷元件的不同型号，配方的作用和影响也各不相同。所以应区别对待，对具体情况需具体分析。对产品性能和工艺过程敏感的原料应选择较高的纯度；与原料的化学性质相近，能形成置换式固溶体的杂质的含量可以略高；所以反应压电材料性质的参数就特别多，例如，介电性质方面有：介电常数，介质损耗。对那些能使晶格发生严重畸变的杂质，或者能在晶体中产生自由电子和空穴的“施主杂质”和“受主杂质”以及变价过渡元素{SiO2}的含量必须严格控制，有时这类杂质即使只有0.1wt%就会使物理性能严重恶化而完全失去使用阶值。如K+，Na+,等卤族元素将使铁电，压电陶瓷材料的绝缘电阻显著降低，使极化时容易击穿，损耗增大，介电常数和机电耦合系数Kp下降，其总含量控制在0.01%以下。一般来说，在制作PZT压电陶瓷元件中，二氧化钛，二氧化锆可采用工业级材料，它们的纯度均能达到98%以上。实际生产中原材料的主成分含量都是采用化学分析方法测定，杂质含量则常在已有经验基础上采用半定量的光谱分析，必要时也可进行x射线衍射分析和电子探针微区分析。

发明了基于调控缺陷偶极子状态的材料组成设计方法，以及砂磨制粉结合通氧烧结制备技术，突破了传统钙钛矿结构PZT压电陶瓷的使用温度极限，显著增强了PZT压电陶瓷的温度稳定性，大幅降低了强场介电损耗，获得了一种强场介电损耗低，压电性能优异、可在200℃稳定使用的新型PZT压电陶瓷，综合性能处于水平，助力了我国超声电机在“嫦娥三号”玉兔巡视器中的成功应用，并批量应用于多普勒计程仪、声波测井仪等装备。另一类是有利杂质，对与铅离子Pb2+同属二价或与钛离子Ti4+，锆离子Zr4+同属四价，而离子半径相近，能形成置换固溶体的杂质，如钙Ca2+,锶Sr2+,钡Ba2+,镁Mg2+,锡Sn2+,鉿Hf4+等离子。