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石英压电材料与其它压电材料相比具有传播损耗小、一致性和重现性好、时间稳定性好的优点,针对石英压电材料生产成本相对较高的缺点,本文使用氧化硅纳米粉为原料分别采用流延成型法和模压成型法制备纳米氧化硅压电陶瓷,利用热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电学性能测试仪和显微维氏硬度仪等手段,研究了不同成型方法、不同烧结温度、不同测试频率对氧化硅压电陶瓷性能的影响,并经过理论分析对氧化硅陶瓷制备过程中晶化反应进行了初步研究。 在流延成型法制备氧化硅压电陶瓷过程中,把流延胶和原始纳米粉料按质量1:1的比例混合制成流延浆料,并流延得到厚度为3mm的流延坯体,烧结温度分别为定为850oC、950oC、1050oC和1200oC,烧结后得到无裂纹、均匀的纳米氧化硅压电陶瓷。其压电常数d33、介电常数、机械品质因数随烧结温度的增加而增大,介电损耗随烧结温度的增加而减小,电容、介电常数、介电损耗、机械品质因数随检测频率的增大而减小。当烧结温度为1200oC时,所制的压电陶瓷压电常数d33最大值为2.5pC/N,介电常数最大值为82,介电损耗为7.503,机械品质因数为67。 在模压成型法制备氧化硅压电陶瓷过程中,把原始粉料置于直径为22mm的钢制单轴压力模具中,施加900MPa的压制压力制得厚度为3 mm左右的均匀压坯,选择烧结温度分别为850oC、950oC、1050oC,烧结后制得纳米氧化硅压电陶瓷。其压电常数d33、介电常数、机械品质因数、显微维氏硬度随烧结温度的增加而增大,介电损耗随烧结温度的增加而减小,电容、介电常数、介电损耗、机械品质因数随检测频率的增大而减小。当烧结温度为1050oC时,所制的压电陶瓷致密度为86.5％,显微维氏硬度为2.4GPa,压电常数d33最大值为4.2pC/N,介电常数最大值为81.6,介电损耗可以达到2.64,机械品质因数为148.9。 对实验中出现的较低烧结温度下发生的非晶直接晶化反应生成-方石英的转变,引入非晶态的微晶学说来解释这种现象。