專(zhuān)利名稱(chēng)：多晶織構(gòu)陶瓷材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬材料科學(xué)領(lǐng)域，涉及一種用電場(chǎng)力效應(yīng)輔助原理制備多晶織構(gòu)陶瓷材料的工藝方法，稱(chēng)為電場(chǎng)干預(yù)法多晶織構(gòu)陶瓷材料制備方法。
背景技術(shù)：
在陶瓷材料制備工藝技術(shù)中，大多都要涉及原料分散與混合，成型，燒結(jié)等主要工藝步驟。其中，燒結(jié)是讓多孔素坯成型體形成既定化學(xué)組分及希望顯微結(jié)構(gòu)的最關(guān)鍵技術(shù)步驟。在此過(guò)程中，主要依賴(lài)高溫提供一種材料致密化及形成既定顯微組織結(jié)構(gòu)的燒結(jié)過(guò)程驅(qū)動(dòng)力。高溫源可以是燃料熱、電力能、微波能等。為了促進(jìn)相關(guān)反應(yīng)的進(jìn)行及致密化過(guò)程的加速，還涉及到一些其它的輔助技術(shù)措施，主要有施加壓力、化學(xué)添加劑，環(huán)境氣氛等措施，不同的輔助方法對(duì)陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能具有不同的技術(shù)影響。
在功能陶瓷領(lǐng)域，鐵電材料可分為鐵電單晶體和鐵電多晶陶瓷兩大類(lèi)。鐵電單晶材料由于不受晶粒大小、晶粒取向、晶界及氣孔率的影響，從而具有比鐵電多晶陶瓷材料更加優(yōu)異的性能。近年來(lái)，馳豫型鐵電單晶體和馳豫型鐵電陶瓷的研究分別是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)馳豫鐵電陶瓷在準(zhǔn)同型相界附近具有很好的壓電、介電性能[科學(xué)通報(bào)，1999，44(20)2157；無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2000，15(1)109；無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2002，17(3)387]。但二者相比，單晶材料往往會(huì)表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能。如1997年Thomas Shront等研制的PMN-PT及PZN-PT鐵電單晶的壓電常數(shù)比鐵電陶瓷高出了一個(gè)數(shù)量級(jí)。目前，馳豫鐵電單晶體的壓電常數(shù)和壓電耦合系數(shù)是現(xiàn)有壓電材料中性能最高的材料之一[J.Appl.Phys.，1997，82(4)1804]。但存在的問(wèn)題是，這種工藝方法雖然提高了材料性能，卻仍然使用了對(duì)環(huán)境有害的鉛元素，屬于非環(huán)境協(xié)調(diào)材料，不符合環(huán)保要求。
陶瓷科學(xué)理論指出，多晶陶瓷與單晶晶體的顯微結(jié)構(gòu)區(qū)別主要在于陶瓷體內(nèi)存在晶粒與晶界，且晶粒是隨機(jī)取向排列，從而使多晶陶瓷的介電、壓電及光學(xué)等性能與單晶體相比大為遜色。如極化后多晶壓電陶瓷的壓電系數(shù)遠(yuǎn)不及相應(yīng)單晶體。但目前在制取高質(zhì)量大尺寸單晶體的過(guò)程中遇到了晶體生長(zhǎng)速度緩慢、晶體成分分布不均勻及晶體結(jié)構(gòu)缺陷控制困難導(dǎo)致材料性能波動(dòng)以及制備成本高等一系列問(wèn)題。而多晶鐵電陶瓷材料雖具有制備工藝較為簡(jiǎn)單、易于控制質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，但目前大量使用且性能較好的的材料仍然是以含鉛材料為主，正在開(kāi)發(fā)的非鉛環(huán)境協(xié)調(diào)壓電、鐵電陶瓷材料的性能目前仍難以與傳統(tǒng)含鉛材料相比。
因而，如何結(jié)合單晶與多晶材料的材料制備工藝優(yōu)點(diǎn)及材料結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)成為研究者的關(guān)注熱點(diǎn)。其中取得的一項(xiàng)重要進(jìn)展就是在陶瓷制備過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，改變多晶陶瓷材料中晶粒取向隨機(jī)排列的狀態(tài)，讓陶瓷中的晶粒定向生長(zhǎng)并按同一方向排列，既可以提高結(jié)構(gòu)陶瓷材料特定取向上的強(qiáng)度與韌性，也可以大大提高鐵電功能陶瓷的極化效率及介電性能。這就是所謂的織構(gòu)陶瓷材料。
近年來(lái)，開(kāi)發(fā)顯微結(jié)構(gòu)與材料性能介于二者之間的織構(gòu)鐵電陶瓷材料成為一種重要的技術(shù)方法。尤其是因?yàn)楣δ懿牧系蔫F電、壓電性能與晶體、晶粒的取向密切相關(guān)，通過(guò)有效織構(gòu)化工藝使陶瓷的晶粒高度一致取向，可以大幅度提高陶瓷的鐵電、壓電性能。目前，織構(gòu)陶瓷的壓電系數(shù)最高可以達(dá)到單晶材料的60-80％[J.Am.Ceram.Society，2001，82(11)2507]，材料性能提高到接近單晶水平，而且其制備工藝還具有一般陶瓷材料制備時(shí)間短，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
在材料制備工藝中控制晶粒定向生長(zhǎng)并定向排列，是制備高度取向織構(gòu)陶瓷的技術(shù)關(guān)鍵。目前，織構(gòu)鐵電陶瓷的主要制備方法有，借用生長(zhǎng)單晶的TGG(Templated Grain Growth)工藝法[103rdAm.Ceram.Socie.Annual Meeting，April 22-25，2001]，以及RTGG(ReactiveTemplated Grain Growth)工藝法。兩種工藝的區(qū)別在于RTGG的熱處理過(guò)程中原料之間發(fā)生反應(yīng)生成產(chǎn)物晶相，并排列在籽晶表面上定向生長(zhǎng)，即同時(shí)完成了合成反應(yīng)和晶粒定向生長(zhǎng)兩個(gè)步驟，形成織構(gòu)陶瓷。而TGG法則是將模板定向排列于與產(chǎn)物晶相相同的細(xì)晶坯體中，讓坯體細(xì)晶粒在籽晶表面上定向生長(zhǎng)，形成織構(gòu)陶瓷。模板仔晶在成型素坯中的定向排列主要采用了流延或擠出成型方法。其它還有熱煅及含籽晶料漿流延法成型后疊層液相燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等工藝[Ferroelectrics，2000，2443；14]。其基本原則也是創(chuàng)造一種有利于晶粒沿某一方向擇優(yōu)生長(zhǎng)的環(huán)境，使晶?？梢远ㄏ蚺帕?。低共熔固化(eutectic solidification)工藝也是控制晶粒定向排列的一種可行方法。
雖然目前認(rèn)為模板法制備鐵電織構(gòu)陶瓷是大幅度改善鐵電陶瓷性能的主要技術(shù)方法之一。但其制備工藝技術(shù)中的許多難題尚未得到完全解決。存在的主要問(wèn)題有1)當(dāng)前使用的模板仔晶尺寸較大，讓適量模板按特定方向均勻等距的排列在試樣坯體中較為困難。2)在成型方法中，目前主要采用流延疊層法、擠出成型法及單向壓力成型法等。這些方法均以宏觀成型過(guò)程形成的定向力來(lái)使得片層狀籽晶在一定方向上取向。顯然，該類(lèi)成型方法難以使模板在坯體中的統(tǒng)一取向度及均勻分布情況都得到精確控制。3)如何按要求控制基質(zhì)顆粒在模板上的快速定向生長(zhǎng)。如調(diào)控基質(zhì)顆粒粒度及分布情況，與籽晶的接觸堆積情況等，目前主要采用提高素坯密度等措施解決。
同時(shí)，在織構(gòu)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)—性能的相關(guān)性方面缺乏系統(tǒng)研究。如在模板法工藝中，通常隨仔晶模板加入量增大，晶粒定向排列的取向度提高。但是，大量模板仔晶的引入，特別是異質(zhì)模板的大量引入，必將形成大晶粒復(fù)相材料結(jié)構(gòu)，從而會(huì)導(dǎo)致鐵電、壓電性能的下降；同時(shí)，大量異質(zhì)板晶的存在，會(huì)產(chǎn)生彈性性能及熱性能的失配而引起機(jī)械疲勞破壞等問(wèn)題。另外，模板法工藝制備的織構(gòu)陶瓷一般定向晶粒尺寸可達(dá)到十?dāng)?shù)微米～五十微米以上大小，這在陶瓷結(jié)構(gòu)理論中屬于超大晶粒尺寸，不利于力學(xué)及介電性能的提高。如根據(jù)BaTiO3陶瓷室溫下介電常數(shù)與粒徑關(guān)系，其平均粒徑為一微米左右時(shí)介電常數(shù)最大[日本公開(kāi)特許公報(bào)，特開(kāi)2000-154054]，通常應(yīng)在幾個(gè)微米大小。
從傳統(tǒng)陶瓷燒結(jié)理論中知道，化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生、多晶晶粒的形核、晶胞結(jié)構(gòu)的形成以及晶粒長(zhǎng)大，其驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)源于熱能驅(qū)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)遷移來(lái)完成，同時(shí)還可以施加外機(jī)械壓力如氣氛壓力、軸向熱壓及熱等靜壓等技術(shù)措施。其它已應(yīng)用于高溫致密化的手段還有微波燒結(jié)方法中的微波轉(zhuǎn)向能驅(qū)動(dòng)等，而利用外電場(chǎng)力影響多晶陶瓷材料的燒結(jié)及晶粒定向生長(zhǎng)過(guò)程的技術(shù)原理與工藝方法尚沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。
可以認(rèn)為，鐵電陶瓷織構(gòu)化技術(shù)是綜合解決鐵電單晶材料性能的有效技術(shù)途徑。尤其是功能材料的鐵電、壓電性能與晶體、晶粒的取向排列密切狀態(tài)相關(guān)，通過(guò)織構(gòu)化工藝使陶瓷的晶粒定向生長(zhǎng)并高度一致取向，可以大幅度提高陶瓷的鐵電、壓電性能。但要實(shí)現(xiàn)織構(gòu)陶瓷材料特別是鐵電功能陶瓷材料性能的突破，需要尋求新的技術(shù)原理支持與技術(shù)方法實(shí)踐，從材料的介觀結(jié)構(gòu)、晶粒的組裝及晶形的演化發(fā)育過(guò)程進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到調(diào)控極化性能及原始電疇結(jié)構(gòu)的目的，最終形成晶粒尺寸細(xì)小均勻、晶粒取向度大的類(lèi)單晶結(jié)構(gòu)的鐵電陶瓷材料。本發(fā)明就是關(guān)于將電場(chǎng)力效應(yīng)引入織構(gòu)陶瓷制備工藝以有效調(diào)控多晶陶瓷晶粒的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程及材料定向織構(gòu)組織的形成，按工藝原理特征稱(chēng)其為電場(chǎng)干預(yù)法工藝，本發(fā)明工藝可與模板法、流延成型法等其它工藝方法結(jié)合形成制備織構(gòu)陶瓷材料的強(qiáng)有力技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種制備織構(gòu)陶瓷材料的基本原理和工藝方法，發(fā)展一種基于外電場(chǎng)力效應(yīng)調(diào)控晶粒定向生長(zhǎng)的織構(gòu)陶瓷制備新原理及新工藝。特別是涉及較大幅度地提高或有效調(diào)控鐵電織構(gòu)陶瓷材料的極化強(qiáng)度、介電系數(shù)及壓電常數(shù)等性能，進(jìn)而可以極大的提高壓電、熱釋電、電光等功能器件的性能與效率。
本發(fā)明的技術(shù)特征要點(diǎn)是在無(wú)機(jī)材料高溫制備過(guò)程中，按晶粒的晶型結(jié)構(gòu)以及晶核生長(zhǎng)習(xí)性的不同，對(duì)燒結(jié)體同時(shí)施加適當(dāng)方位的電場(chǎng)力，以外加電場(chǎng)提供的靜電勢(shì)作為調(diào)控晶粒各向異性生長(zhǎng)的輔助手段，在晶粒組裝過(guò)程采用場(chǎng)效應(yīng)干預(yù)各向異性生長(zhǎng)速率，誘導(dǎo)、強(qiáng)化并控制晶粒的各向異性定向生長(zhǎng)，最終形成具有一定織構(gòu)特征的多晶織構(gòu)陶瓷材料，提出原始電疇概念和電場(chǎng)力調(diào)控原始疇結(jié)構(gòu)與取向的技術(shù)思想，以擴(kuò)展制備高壓電性織構(gòu)陶瓷材料的技術(shù)途徑。
本發(fā)明提出如下技術(shù)思想對(duì)高溫坯體施加電場(chǎng)力，利用靜電場(chǎng)的高穿透力以及具有的電勢(shì)能，形成諸多動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力，強(qiáng)化并加速晶粒的各向異性生長(zhǎng)速度，調(diào)控鐵電、壓電陶瓷材料的初始電疇結(jié)構(gòu)，以利于形成晶粒高度取向及原始電疇可調(diào)控的織構(gòu)陶瓷材料。
施加場(chǎng)力實(shí)現(xiàn)各向異性精細(xì)陶瓷織構(gòu)的制備，主要考量多晶陶瓷材料在成核及晶核長(zhǎng)大過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)大多為帶電粒子，其移動(dòng)、組裝過(guò)程受到電勢(shì)驅(qū)動(dòng)能的影響。燒結(jié)體中的電場(chǎng)效應(yīng)至少可以在三方面調(diào)控陶瓷材料的合成與生長(zhǎng)過(guò)程。一是影響離子或帶電基團(tuán)的運(yùn)動(dòng)路徑；二是造成局部粒子濃度的偏聚；三是改變晶粒成核及長(zhǎng)大過(guò)程的活化能。特別是，對(duì)處于高溫致密化過(guò)程的燒結(jié)體施加電場(chǎng)力，對(duì)鐵電陶瓷材料的初始電疇的形成以及電疇的取向?qū)l(fā)生調(diào)控作用，適當(dāng)取向的電場(chǎng)效應(yīng)將使電疇的形核、生長(zhǎng)取向等受到約束規(guī)整，甚至達(dá)到單疇化效果。我們知道，壓電材料的高壓極化是壓電陶瓷的不可缺少的步驟，但材料制備完成后的高壓極化，屬于物理過(guò)程，疇壁運(yùn)動(dòng)受到約束，難以實(shí)現(xiàn)電疇的高度定向排列。本發(fā)明提出把材料后極化過(guò)程移至高溫制備階段，伴隨晶粒的長(zhǎng)大歷程而同時(shí)進(jìn)行。提高原始疇的定向程度、甚至單疇化，以解決某些鐵電陶瓷材料在完成燒結(jié)致密化過(guò)程后極化困難的難題。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出電場(chǎng)干預(yù)法的工藝技術(shù)特征如下先選取陶瓷微粉，加入重量百分比為0～10％的燒結(jié)助劑或仔晶粉末，再加入重量百分比為0～15％的熔鹽法制成的片晶狀模板物，混合后成型為坯體試樣；坯體試樣干燥后放入高溫電爐工作區(qū)，沿試樣周邊方向安置高溫電極；在坯體試樣燒結(jié)過(guò)程中施加電場(chǎng)，至燒結(jié)完成后得產(chǎn)品。
將待處理的陶瓷素坯體置于高溫區(qū)，在坯體的周?chē)才烹姌O，每一對(duì)正負(fù)電極板均以試樣為點(diǎn)對(duì)稱(chēng)中心布置。施加電場(chǎng)的電極布置方位根據(jù)陶瓷燒結(jié)體晶型的不同，可以分別是同一平面分布的相向單電極對(duì)、雙電極對(duì)或三電極對(duì)；處于同一平面的每一對(duì)正負(fù)電極均圍繞燒結(jié)體單電極對(duì)按相向180度布置。雙電極對(duì)時(shí)按相交90度布置，三電極對(duì)時(shí)按各對(duì)電極相鄰交60度布置。
施加電場(chǎng)根據(jù)陶瓷燒結(jié)體晶型及成型素坯體形狀不同，按與平面電極的垂直方向，在燒結(jié)體上安置一對(duì)電極以控制該方向上的晶體生長(zhǎng)速度；施加電場(chǎng)的時(shí)間可以分階段以間斷或連續(xù)的方式進(jìn)行，時(shí)間段包括從高溫?zé)Y(jié)體出現(xiàn)明顯的固相、固液相以及液液相反應(yīng)，或者高溫?zé)Y(jié)體內(nèi)粒子質(zhì)點(diǎn)出現(xiàn)明顯的遷移，或者高溫?zé)Y(jié)體內(nèi)出現(xiàn)晶核形核以及晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象開(kāi)始直至上述動(dòng)力學(xué)過(guò)程停止為止；施加的電場(chǎng)可以根據(jù)期望電場(chǎng)效應(yīng)的不同分別是直流電場(chǎng)，或交流電場(chǎng)，或是直流電場(chǎng)與交流電場(chǎng)交替施加進(jìn)行。
安排電極對(duì)的數(shù)量多少取決于制備材料的晶型以及期望的材料晶?？棙?gòu)特點(diǎn)。高對(duì)稱(chēng)性晶型材料可采用單電極對(duì)或平面雙電極對(duì)結(jié)構(gòu)布置；低對(duì)稱(chēng)性晶型采用雙電極對(duì)或三電極對(duì)結(jié)構(gòu)布置；期望形成長(zhǎng)片晶織構(gòu)時(shí)采用單電極對(duì)結(jié)構(gòu)布置；期望形成普通片晶織構(gòu)時(shí)采用平面雙電極或平面三電極結(jié)構(gòu)布置；期望進(jìn)一步控制第三維晶粒生長(zhǎng)速度時(shí)可增加垂直方位的電極對(duì)布置。
本發(fā)明中施加電場(chǎng)的電勢(shì)大小可以從0.1V/mm直至燒結(jié)高溫環(huán)境中以及材料體本身可以承受的不擊穿電勢(shì)為5000V/mm。
本發(fā)明與模板法工藝相結(jié)合，將含有同質(zhì)或異質(zhì)模板的成型體置于該發(fā)明提出的電場(chǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行高溫電場(chǎng)處理，以協(xié)同強(qiáng)化織構(gòu)組織的形成；與流延成型法工藝、擠出法成型工藝、疊層壓制成型工藝等相結(jié)合，以強(qiáng)化素坯中顆粒或者模板晶粒的定向預(yù)排列；與助熔劑法相結(jié)合制備具有微細(xì)定向晶粒織構(gòu)的多晶陶瓷材料。可廣泛應(yīng)用于氧化鋁、莫來(lái)石、氧化鋯、氮化硅、碳化硅、賽龍等結(jié)構(gòu)陶瓷材料以及它們之間形成的復(fù)相陶瓷材料的制備工藝中；也可應(yīng)用于鐵電、壓電、電光等功能陶瓷材料的制備工藝中。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方法相比具有原理可靠，工藝簡(jiǎn)便，條件控制性強(qiáng)，制備的材料質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1氧化鋁織構(gòu)陶瓷材料電場(chǎng)效應(yīng)輔助制備工藝。
選取平均粒徑為1～10微米的輕燒γ-氧化鋁微粉，加入2wt％的等摩爾氧化硅、氧化鎂低共熔物粉末，再加入3wt％的熔鹽法制成的片晶狀α-氧化鋁微粉，在球磨中濕法混合4小時(shí)后烘干，利用雙向壓力成型法在100Mpa壓力下成型為10×10×4mm的素坯試樣。
坯體試樣在120℃下干燥后，將其放入高溫電爐的高溫工作區(qū)水平放置，在試樣兩側(cè)沿試樣矩形邊長(zhǎng)方向安排一對(duì)高溫電極。試樣燒結(jié)升溫過(guò)程中，溫度達(dá)到800℃時(shí)開(kāi)始利用電極向試樣施加400V/mm的直流電場(chǎng)，直至1550℃下保溫6小時(shí)燒結(jié)過(guò)程結(jié)束。得到的最終試樣的顯微結(jié)構(gòu)分析表明，沿電場(chǎng)方向的晶粒生長(zhǎng)具有顯著的定向生長(zhǎng)特征，其晶粒的長(zhǎng)厚比以及強(qiáng)度、韌性性能要比不施加電場(chǎng)的同樣制備工藝條件下的試樣提高20％～200％，。
實(shí)施例2鈦酸鋇織構(gòu)陶瓷材料電場(chǎng)效應(yīng)輔助制備工藝。
選取平均粒徑為1～10微米的鈦酸鋇微粉，再加入4wt％的熔鹽法制成的片晶狀鈦酸鍶微粉，在球磨中濕法混合4小時(shí)后烘干，利用擠出法成型，沿?cái)D出方向?yàn)槠瑺钤嚇娱L(zhǎng)寬方向，加工切取尺寸為15×15×5mm的素坯試樣。
坯體試樣在120℃下干燥后，將其放入高溫電爐的高溫工作區(qū)水平放置，在試樣側(cè)向沿平行邊長(zhǎng)方向各安排一對(duì)高溫電極，雙電極對(duì)按相交90度布置。試樣燒結(jié)升溫過(guò)程中，溫度達(dá)到600℃時(shí)開(kāi)始利用電極向試樣施加800V/mm的直流電場(chǎng)，直至1360℃下保溫4小時(shí)燒結(jié)過(guò)程結(jié)束。得到的最終試樣的顯微結(jié)構(gòu)分析表明，沿電場(chǎng)方向的晶粒生長(zhǎng)具有顯著的定向生長(zhǎng)特征，其晶粒的長(zhǎng)厚比以及介電性能要比不施加電場(chǎng)的同樣制備工藝條件下的試樣提高30％～180％。
權(quán)利要求
1.一種多晶織構(gòu)陶瓷材料的制備方法，其特征在于先選取陶瓷微粉，加入重量百分比為0～10％的燒結(jié)助劑或仔晶粉末，再加入重量百分比為0～15％的熔鹽法制成的片晶狀模板物，混合后成型為坯體試樣；坯體試樣干燥后放入高溫電爐工作區(qū)，沿試樣周邊方向安置高溫電極；在坯體試樣燒結(jié)過(guò)程中施加電場(chǎng)，至燒結(jié)完成后得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶織構(gòu)陶瓷材料的制備方法，其特征在于將待處理的陶瓷素坯體置于高溫區(qū)，在坯體的周?chē)才烹姌O，每一對(duì)正負(fù)電極板均以試樣為點(diǎn)對(duì)稱(chēng)中心布置；施加電場(chǎng)的電極布置方位根據(jù)陶瓷燒結(jié)體晶型的不同，分別是同一平面分布的相向單電極對(duì)、雙電極對(duì)或三電極對(duì)；處于同一平面的每一對(duì)正負(fù)電極均圍繞燒結(jié)體單電極對(duì)按相向180度布置，雙電極對(duì)按相交90度布置，三電極對(duì)按各對(duì)電極相鄰交60度布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶織構(gòu)陶瓷材料的制備方法，其特征在于施加電場(chǎng)根據(jù)陶瓷燒結(jié)體晶型及成型素坯體形狀不同，按與平面電極的垂直方向，在燒結(jié)體上安置一對(duì)電極以控制該方向上的晶體生長(zhǎng)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶織構(gòu)陶瓷材料的制備方法，其特征在于施加電場(chǎng)的時(shí)間分階段間斷或連續(xù)方式進(jìn)行，時(shí)間段包括從高溫?zé)Y(jié)體出現(xiàn)明顯的固相、固液相以及液液相反應(yīng)，或者高溫?zé)Y(jié)體內(nèi)粒子質(zhì)點(diǎn)出現(xiàn)明顯的遷移，或者高溫?zé)Y(jié)體內(nèi)出現(xiàn)晶核形核以及晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象開(kāi)始直至動(dòng)力學(xué)過(guò)程停止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶織構(gòu)陶瓷材料的制備方法，其特征在于施加的電場(chǎng)根據(jù)期望電場(chǎng)效應(yīng)的不同分別是直流電場(chǎng)，或交流電場(chǎng)，或是直流電場(chǎng)與交流電場(chǎng)交替施加進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶織構(gòu)陶瓷材料的制備方法，其特征在于施加電場(chǎng)的電勢(shì)大小從0.1V/mm至5000V/mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多晶織構(gòu)陶瓷材料的制備方法，包括制備工藝原理和相應(yīng)的工藝方法，利用靜電場(chǎng)對(duì)處于高溫場(chǎng)中的離子及極性粒子的擴(kuò)散路徑施加影響，誘導(dǎo)晶核長(zhǎng)大過(guò)程加強(qiáng)各向異性生長(zhǎng)，形成織構(gòu)多晶材料；在高溫制備工藝階段，施加強(qiáng)度不同的取向電場(chǎng)，其強(qiáng)度大小與材料體系的組分不同、形核及晶粒長(zhǎng)大速度、期望的各向異性徑厚比以及材料與環(huán)境的電擊穿強(qiáng)度有關(guān)，制備出的多晶材料具有晶粒各向異性生長(zhǎng)明顯、定向排列一致的片晶結(jié)構(gòu)特征，可改善材料在希望方向上的斷裂強(qiáng)度及斷裂韌性，顯著改善定向介電性能，提高材料的壓電常數(shù)、機(jī)電耦合系數(shù)，降低介電損耗。
文檔編號(hào)C04B35/64GK1850725SQ200610044228
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者隋萬(wàn)美 申請(qǐng)人:青島大學(xué)