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目录1

第1章 功能陶瓷显微结构与性质1

1.1 显微结构的概念1

1.2 晶粒3

1.2.1 晶粒的分类3

1.2.2 晶粒的性质6

1.3 晶界结构12

1.3.1 晶界结构的概念12

1.3.2 晶界结构的性质13

1.4 气孔相14

1.3.3 纳米晶界结构14

1.5 畴结构15

1.6 铁电瓷力学性质22

1.6.1 概述22

1.6.2 电畴和内应力23

1.6.3 PLZT陶瓷和内应力30

1.6.4 PTC陶瓷和内应力33

1.6.5 老化问题35

1.7 电容器陶瓷36

1.7.1 一般电容器介质材料36

1.7.3 微波介质材料40

1.7.2 弛豫铁电体（Relaxor）介质材料40

1.8 压电陶瓷41

1.8.1 压电陶瓷的显微结构42

1.8.2 压电陶瓷的性能42

1.9 透明铁电陶瓷43

1.9.1 透明铁电瓷的显微结构43

1.9.2 实验方法及PLZT的两个相46

1.9.3 PLZT陶瓷电畴的开关性能47

1.9.4 PLZT陶瓷的晶界现象51

1.10 热敏电阻材料58

1.9.5 小结58

1.10.1 PTC材料的显微结构和性能59

1.10.2 NTC材料的晶界偏析61

1.11 变阻器陶瓷63

1.12 湿敏陶瓷66

1.13 磁性陶瓷68

1.14 生物功能陶瓷71

1.15 功能陶瓷膜材料73

1.16 氧化铝陶瓷77

1.17 结语78

参考文献79

2.1 引言83

第2章 功能陶瓷的晶界现象83

2.2 晶界概述85

2.2.1 晶界的结构86

2.2.2 晶界的性能88

2.3 晶界偏析89

2.3.1 概述89

2.3.2 边界层电容器（BL电容器）92

2.3.3 PTC材料95

2.3.4 磁性陶瓷97

2.3.5 ZnO变阻器材料98

2.3.6 其他偏析实例99

2.4 晶界区102

2.4.1 晶界区的概述102

2.4.2 BaTiO3的晶界区103

2.4.3 PLZT陶瓷等的晶界区103

2.4.4 晶界区与应力109

2.4.5 “壳，心”结构110

2.5 晶界迁移113

2.5.1 概述113

2.5.2 向心及反心的晶界迁移114

2.5.3 烧结过程中的液相及晶粒异常生长122

2.6.1 从力学性能讨论晶界对性能影响125

2.6 晶界与材料性质的关系125

2.6.2 从电性方面讨论晶界与性能131

2.7 结语135

参考文献136

第3章 功能陶瓷材料的近场声学显微术143

3.1 扫描电声显微镜（SEAM）的历史和发展143

3.2 SEAM成像的基本物理过程144

3.3 具有图像处理功能的扫描电声显微镜总体结构146

3.4 电声成像的理论简介148

3.5 电声成像在观察有畴体及其他材料中的实际应用149

3.5.1 畴结构电声显微成像的特点149

3.5.2 有畴体的电声成像150

3.5.3 铁电晶体Bi4Ti3O12电声像155

3.5.4 NdP5O6晶体的铁弹畴结构电声像155

3.5.5 奥氏体的磁畴电声像156

3.6 电畴电声成像的频率特性157

3.7 电畴电声成像的电场特性159

3.8 PMN-PT晶体铁弹畴的温度特性160

3.9 电声成像的其他应用162

3.9.1 Ti3N4陶瓷涂层缺陷处应力分布的电声像162

3.9.2 铁电复合材料自然表面气孔周围应力分布的电声成像164

3.9.3 Si3N4和ZrSiO4陶瓷应力分布的电声像165

3.9.5 无铅压电陶瓷表面结构和晶体内部缺陷电声像168

3.9.4 金属铝应力分布的电声成像168

3.9.6 超导陶瓷结构相变的电声成像169

3.9.7 MEMS器件内部信息电声成像170

3.10 扫描探针声学显微成像（SPAM）170

3.10.1 扫描探针声学显微镜成像装置171

3.10.2 SPAM的工作原理172

3.10.3 SPAM在铁电畴结构分析上的实际应用172

3.11 铁电畴显微声学像的机理173

3.12 扫描电声显微术和扫描探针声学显微术的比较173

参考文献174

4.1 引言177

第4章 功能陶瓷的压电响应力显微术177

4.2 压电响应力显微术的历史和发展178

4.3 压电响应力显微术（PFM）180

4.3.1 PFM工作原理180

4.3.2 PFM成像特点183

4.4 铁电畴的PFM成像184

4.4.1 铁电薄膜畴结构像184

4.4.2 铁电陶瓷畴结构像187

4.4.3 铁电单晶畴结构像190

4.5 纳米尺度铁电畴的动态行为研究191

4.5.1 纳米尺度铁电畴的写入191

4.5.2 纳米尺度铁电畴成核与反转行为192

4.5.3 纳米尺度铁电畴的极化弛豫行为197

4.5.4 纳米尺度铁电畴的极化疲劳行为197

4.5.5 铁弹畴的动态行为198

4.6 纳米尺度物理性能的定量表征199

4.6.1 表征原理199

4.6.2 纳米尺度压电性200

4.6.3 纳米尺度铁电性201

4.7 结语203

参考文献204

5.1 引言206

第5章 功能陶瓷制备工艺要点206

5.1.1 电容器陶瓷207

5.1.2 铁氧体陶瓷210

5.1.3 刚玉陶瓷211

5.1.4 压电陶瓷212

5.1.5 PTC陶瓷213

5.1.6 变阻器陶瓷216

5.1.7 超导体陶瓷216

5.2 原料及粉体制备217

5.2.1 球磨混料及研磨217

5.2.2 氧化物粉料合成218

5.2.3 溶液沉淀法221

5.2.4 溶胶-凝胶法223

5.2.5 水热法225

5.2.6 喷雾热分解（Spray Pyrolysis）法226

5.3 功能陶瓷成形工艺227

5.3.1 薄膜制造工艺228

5.3.2 厚膜成形工艺230

5.3.3 干压成形233

5.3.4 静水压成形237

5.3.5 热压注成形238

5.3.6 注浆成形239

5.4 烧结工艺240

5.4.1 几种烧结的机理241

5.4.2 烧结的一般过程244

5.4.3 烧结过程中的晶粒生长248

5.4.4 烧结过程中的晶粒异常生长250

5.4.5 压力和气氛对烧结的影响251

5.4.6 压力烧结252

5.4.7 微孔陶瓷烧结253

5.4.8 微波烧结254

5.5 陶瓷的加工研磨255

5.6 电极制备258

5.6.1 烧渗电极259

5.6.2 化学镀镍电极260

5.6.3 其他上电极工艺261

参考文献262

第6章 功能陶瓷的回顾与展望265

6.1 陶瓷的演变265

6.2 功能陶瓷发展及与其他发展的相关性265

6.3 认识功能陶瓷效应及机理的重要性及复杂性268

6.4 重视制备工艺270

6.5 今后发展展望270

6.5.2 片式陶瓷元器件271

6.5.1 介质陶瓷与元器件271

6.5.3 高性能高温压电陶瓷材料272

6.5.4 无铅压电陶瓷材料273

6.5.5 热电转换元件274

6.5.6 功能陶瓷膜材料275

6.5.7 功能晶体材料（非光学应用）278

6.5.8 电池材料279

6.5.9 高温超导陶瓷材料281

6.5.10 微型元件制备技术281

参考文献282

术语索引284