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粉體粒度測試系統(tǒng)分析粉體粒度對陶瓷的影響
壓電陶瓷是一種能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。與壓電單晶材料相比，具有機(jī)電耦合系數(shù)高，壓電性能可調(diào)節(jié)性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易于制備且能制得各種形狀、尺寸和任意極化方向的產(chǎn)品，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星廣播、電子設(shè)備、生物以及航空航天等領(lǐng)域。
然而，目前所使用的壓電陶瓷體系主要是鉛基壓電陶瓷，這些陶瓷材料中PbO(或Pb3O4)的含量約占原料總質(zhì)量的70%左右。由于PbO、Pb3O4等含鉛化合物在高溫時(shí)的揮發(fā)性，這些陶瓷在生產(chǎn)、使用及廢棄過程中都會對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成很大的危害。如果對含鉛陶瓷器件回收實(shí)施無公害處理，所需成本也會很高。另一方面，PbO的揮發(fā)也會造成陶瓷的化學(xué)計(jì)量比偏離配方中的化學(xué)計(jì)量比，造成產(chǎn)品的一致性和重復(fù)性降低。因此，研制和開發(fā)對環(huán)境友好的無鉛壓電陶瓷成為一項(xiàng)緊迫且具有重大實(shí)用意義的課題。
無鉛壓電陶瓷，又被稱為環(huán)境友好壓電陶瓷，其直接表層含義指不含鉛、又具有滿意的高的壓電性能的壓電陶瓷材料。目前國內(nèi)外研究的無鉛壓電陶瓷體系主要包括：BaTiO3基無鉛壓電陶瓷，(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基無鉛壓電陶瓷，鉍層狀結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷及鈮酸鹽基無鉛壓電陶瓷（包括鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的堿金屬鈮酸鹽和鎢青銅結(jié)構(gòu)鈮酸鹽）。
粉體粒度對3Y-TZP材料微觀結(jié)構(gòu)的影響：從兩種材料的表面和斷面的XRD圖譜中可以看出，兩種材料的原粉只有單一的t相氧化鋯，無單斜(m)相氧化鋯的衍射峰出現(xiàn)。而燒結(jié)后在表面(代表材料內(nèi)部)只有微米粉燒結(jié)體出現(xiàn)了m相，納米粉燒結(jié)體仍是全部由t相組成，這可能是微米粉燒結(jié)溫度高，燒結(jié)后晶粒有異常長大，超過了相變臨界晶粒尺寸，冷卻時(shí)自發(fā)產(chǎn)生了少量相變；斷面上兩者均出現(xiàn)了m相氧化鋯的衍射峰。通過計(jì)算得知：斷裂時(shí)納米顆粒燒結(jié)的試樣較微米顆粒燒結(jié)的試樣發(fā)生t-m相變的相變量大。SEM照片提示：納米粉燒結(jié)試樣的微觀結(jié)構(gòu)更為均勻、致密，顆粒分布范圍窄；而微米粉燒結(jié)體有少量不規(guī)則小氣孔，在微米顆粒的試樣中出現(xiàn)了晶粒的異常長大現(xiàn)象，這是由于在這些顆粒周圍存在的毛細(xì)孔阻礙正常晶粒的生長，原料粉中的較大顆粒將其吞并所致，這對微米顆粒的力學(xué)性能的提高會起一定的負(fù)面作用。在晶粒尺寸上，由于納米粉原始顆粒小，加之燒結(jié)溫度又低于微米粉，晶粒尺寸比微米粉燒結(jié)的材料小。
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