通过对比研究纯LiTaO3压电陶瓷和不同组成的LiTaO3/Al2O3复合陶瓷,阐明Al2O3陶瓷颗粒的引入对LiTaO3压电陶瓷的烧结性能、电畴的结构类型、力学性能和压电性能等的影响规律和机理,进一步探讨以往研究中首次发现的LiTaO3/Al2O3陶瓷复合材料中LiTaO3晶粒内90 畴的形成机理和复合陶瓷中力学性能的非线性行为特性。本课题助于澄清LiTaO3/Al2O3复合陶瓷中蕴含的科学信息,对促进陶瓷材料分枝学科之间的交叉与融合,丰富发展陶瓷材料学科的理论体系具有重要的科学意义;此外还有可能赋予结构陶瓷或铁电陶瓷以新特性,具有潜在的工程应用价值。
对LiTaO3单晶、纯LiTaO3陶瓷及Al2O3/LiTaO3(ALT)陶瓷复合材料的电畴结构进行观察,并系统研究了Al2O3含量、频率和温度等对ALT陶瓷复合材料组织结构、力学性能和介电性能的影响规律,同时探讨了该陶瓷复合材料的电畴形成机理。结果表明LiTaO3单晶中的电畴结构为180 电畴,ALT陶瓷复合材料中同时存在180 电畴和90 畴,随Al2O3含量的增加180 电畴数量逐渐减少,非180 电畴和90 畴结构明显增多。晶粒尺寸变小后ALT陶瓷复合材料中电畴数量明显减少。第二相Al2O3的加入产生的机械约束使ALT陶瓷复合材料中形成了LiTaO3单晶体不可能形成的90 畴。ALT陶瓷复合材料中两种组元界面结合良好,第二相Al2O3均弥散地分布于LiTaO3颗粒的晶界上。LiTaO3颗粒的断裂因电畴的存在而为非平面型,呈现出明显的断裂台阶;ALT陶瓷复合材料的力学性能随Al2O3含量的提高而增大。不同频率下该系陶瓷复合材料的介电常数和介电损耗基本上随Al2O3含量的增加而升高,居里温度都在650℃附近,在温度为350℃~650℃区间内,该体系陶瓷复合材料的介电损耗很大。