复合钙钛矿型弛豫铁电陶瓷是功能陶瓷领域的重要研究及开发对象,其中PMNT陶瓷与单晶已成为当前铁电材料研究最热门的领域之一。本课题拟选择能参与反应烧结,并具有合适取向的微晶作为"模晶",利用轧膜或流延等成型技术使"模晶"能择优取向地分布在基体粉末中,利用放电等离子(SPS)技术制备具有<001>取向的PMNT陶瓷,使其尽可能地形成丝织构,并且具有优于常规PMNT陶瓷,而在某些介电、压电性能上与其同组分单晶接近。本研究可显著提高PMNT陶瓷性能,具有良好的应用前景。
压电材料广泛的应用于传感器、驱动器、声纳、超声器件等国防科工领域。目前使用的单晶材料因其制备复杂且费用高昂而制约了使用范围。本项目研究了使用模板晶粒生长法制备高织构度(择优取向)压电陶瓷的方法。该方法使用预先制备的片状晶体作为模板,通过通用陶瓷烧结工艺,使陶瓷基体沿种晶定向生长,最终形成高度织构化的陶瓷。本项目系统研究了熔盐法、离子交换法制备片状晶体的技术,成功制备出SrTiO3、BaTiO3、Bi4Ti3O12、NaNbO3等片状种晶,其中熔盐-离子交换法制备微米级BaTiO3片状晶体的技术为国际首创。本项目通过流延-叠层-冷等静压-氧气气氛烧结工艺获得了织构度达85%~95%的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-32.5PbTiO3压电陶瓷和Na1/2Bi1/2TiO3-6BaTiO3无铅压电陶瓷。该方法制备的织构化压电陶瓷性能达普通陶瓷的1.2~1.5倍。此外,本项目还系统研究了模板晶粒生长法的生长机理和生长动力;研究了模板法与反应模板法的制备技术。本项目为低成本制备高性能压电陶瓷提供了一条有效的途径。