PDF《(1 − 1.5x ) * M Pb O》

压电功能陶瓷综合实验 1.

1 锆钛酸铅镧(PLZT)粉体的制备

一、实验目的 1.用氧化物原料经固相反应制备出 PLZT 粗料,再经球磨工艺制备出符合一定粒度要 求的锆钛酸铅(PLZT)粉体. 2.通过实验了解固相反应和 PLZT 压电陶瓷粉体的制备工艺. 3.了解粉磨方法之一球磨法及球磨过程中球直径的选择.

二、基本原理 实验中选用的陶瓷组成为PLZT[Pb1-1.5xLax(Zr0.58Ti0.42)1-1.25yNbyO3 , x = 0.06,y = 0.02]. 将氧化铅、 氧化镧、 二氧化钛、 氧化铌和二氧化锆原料按反应化学方程式中所需的配比混匀, 压成粗料块.再经由高温固相反应制备出PLZT粗料.预烧后的PLZT粗料经球磨工艺制备成 直径在 1-10?m的粉体. 1.配料计算 氧化铅、二氧化钛和二氧化锆三种氧化物高温下的反应方程式为: (1-1.5x)Pb3O4+xLa2O3+0.58ZrO2+0.42TiO2+ y Nb2O5 == Pb1-1.5xLax(Zr0.58Ti0.42)1-1.25yNbyO3 M Pb3O4 MLa2O3 MZrO2 MTiO2 MNb2O5 Mceramic 根据反应的化学方程式, 要制备出W(g)的Pb1-1.5xLax(Zr0.58Ti0.42)1-1.25yNbyO3需要Pb3O

4、 La2O3 、ZrO

2、TiO2 、Nb2O5的质量分别为: ( ) ceramic O Pb O Pb M W M x M * * * ? =

3 5 .

1 1

4 3

4 3 (1) ceramic O La O La M W M x M * * * =

2 5 .

1 3

2 3

2 (2) ( ) ceraimc ZrO ZrO M W M y M * * * ? =

2 2

58 .

0 25 .

1 1 (3) ( ) ceramic TiO TiO M W M y M * * * ? =

2 2

42 .

0 25 .

1 1 (4) ceramic O Nb O Nb M W M y M * * =

5 2

5 2 (5) 2.固相反应 固相反应一般指固体与固体间发生化学反应生成新的固体产物的过程.反应历程如下: 反应一开始是反应物颗粒之间的混合接触, 并在表面发生化学反应形成细薄且含大量结构缺 陷的新相, 随后发生产物新相的结构调整和晶体生长;

当在两反应颗粒间所形成的产物层达 到一定厚度后, 进一步的反应将依赖于一种或几种反应物通过产物层的扩散而得以进行. 因 此控制固相反应速度的不仅限于化学反应本身, 反应新相晶格缺陷调整速率、 晶粒生长速率 以及反应体系中物质和能量的输送速率都将影响反应速度. 对于合成 PLZT 的预烧过程一般需经过四个阶段:线性膨胀(室温~400℃) 、固相反应 (400~750℃) 、收缩(750~850℃)和晶粒生长(800~900℃以上) .在固相反应过程中, 反应可分为四个区域,分别对应于如下的化学过程: 区域Ⅰ :未反应 区域Ⅱ :Pb3O4+ TiO2 ?→ PbTiO3 区域Ⅲ :PbTiO3 + Pb3O4 + ZrO2 ?→ Pb(Zr1-xTix)O3 区域Ⅳ :Pb(Zr1-xTix)O3系统的反应区域 + PbTiO3 ?→ Pb(Zr1-x'Tix')O3 (x