多孔PZT压电陶瓷的制备与性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

多孔陶瓷是一种经高温烧成后具有一定强度的低密度三维固体,自从1963年美国公开报道利用海绵浸渍法制备多孔陶瓷以来,其研究以及应用得到了迅速的发展[1]。随着科学技术的不断进步,多孔陶瓷从最初的细菌过滤器发展到现今的吸声、防隔热瓦、水听器等材料,相应的材质从普通粘土发展到结构及性能一体化的陶瓷材料[2-4]

自从进入21世纪,我国的航空航天技术、国防、交通等领域快速发展,对传统的功能材料提出了更高的要求。其中,多孔锆钛酸铅(pzt)陶瓷作为新型的结构功能陶瓷,在当今社会扮演着重要角色。它在优化致密pzt陶瓷作为换能材料在水声、电声和超声方面的应用性能方面的贡献尤为突出[5]

而在多孔陶瓷被真正应用之前,气孔一直被当作缺陷而存在[6]。而后经研究发现,多孔陶瓷优异的耐高温、耐腐蚀等特性,使其在很多领域起到重要作用,这便促进了多孔陶瓷的发展[7]。气孔率和强度是一对矛盾体,气孔率越大即缺陷越大,强度将会大大减小。因此,多孔陶瓷的各种制备方法都是为了同时获得高气孔率和高强度。经过几十年的发展,这些方法所制备的多孔陶瓷的微观结构以及宏观性能有了大的提高,但仍有局限性。比如,添加造孔剂法可以同时获得较高气孔率和高强度,但是气孔分布均匀性差、贯通性差、工艺繁琐;发泡法对原料的纯度或粒度的要求较高,很多工艺参数的控制不成熟[8,9]。而冷冻干燥法具有简单的物理过程(凝固升华)以及制备原理,低能环保,能制备具有特殊微观形貌的孔结构,成本价格低,成型耗能少,这些优点使它受到国内外学者的广泛关注。其不足是坯体强度有限,在特定场合下还需后续加工[10]。目前,冷冻干燥法在制备多孔金属以及多孔有机物方面相对比较成熟,经过不断改进,也十分适合制备高孔隙率、具有直通孔结构的多孔pzt陶瓷。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:采用冷冻干燥法,并控制固相含量、浆料组成、烧结行为等不同变量,制备出不同结构的多孔pzt陶瓷。

材料表征:测量材料的孔径大小及烧结收缩情况,并用排水法算出孔隙率;采用xrd、sem等技术进行物相分析、结构分析;利用万能实验机进行力学性能测试。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,完成多孔pzt陶瓷样品的初步制备。

第9-12周:完成各个参数改变后样品的制备,5月初完成对样品形貌成分等测试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] schwartzwalder k, somers a v. method of making porous ceramic articles [p].us patent, 1963,

no.3090094.

[2] liu wei, lin lv, yang li, yanzhong wang, jianhong wang, chaorui xue, yingge dong, jinlong yang.

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