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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

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