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新型无机材料论文资料

班级：

无机1302学号：

0302130207姓名：

邓丽颖

低温烧结PZT压电陶瓷的研究

摘要：

本文主要介绍了PZT压电陶瓷的研究现状，分析了低温烧结的制备工艺与技术特点，指出了合成过程中影响材料性质的因素，提出了PZT压电陶瓷的研究方向与展望。

关键词：

PZT；压电陶瓷；低温烧结；合成

1该课题研究的目的与意义

在实用化压电陶瓷材料中,含铅系压电陶瓷占主导地位,其烧结温度大都在1200～1300℃.由于高温时PbO挥发严重,导致化学计量比偏离,性能下降且污染环境.目前常用的密封烧结法、气氛片法、埋粉法、过量PbO法等只是为了保证配方中的化学计量比不变,不能从根本上消除PbO挥发.抑制PbO挥发积极而有效的方法是实现压电陶瓷材料的低温烧结,若能在PbO明显挥发前进行烧结,则可彻底解决这一难题.因此研究PZT材料的低温烧结有以下意义:

①可以降低能耗。

②可以减少PbO的挥发,避免陶瓷组分的波动及偏离设计组成,同时也减轻了PbO挥发所带来的环境污染问题。

③若能降低PZT的烧结温度,则有可能采用Ag、Ni等作为内电极,从而大大降低器件的成本【1】。

④低温烧结的深入研究可以促进烧结理论的发展。

2国内外研究现状

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外,还具有介电性、弹性等,已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。

随着现代电子信息技术的飞速发展,对于性能优异的压电陶瓷材料的开发和探索已成为各国研究的热点问题。

目前,在性能改进方面主要采用2种方法:

一种是掺杂改性,即掺杂某种改性离子;另一种是改进制备工艺。

二元系锆钛酸铅Pb（ZrxTi1-x）O3（简称PZT）压电陶瓷的压电性能和温度稳定性以及居里温度等都大大优越于其他陶瓷,更重要的是PZT还可以通过改变组分或变换外界条件使其电物理性能在很大范围内进行调节,如三元系,四元系等,以适应不同需要【2】。

因此很快成为国内外学者研究的主要对象。

以PZT为基压电陶瓷烧结温度一般都比较高,约为1200～1300℃。

然而,氧化铅（PbO）的挥发温度为800℃左右。

这样,在烧结过程中很容易造成氧化铅的挥发,不能保证烧结过程处于铅气氛中,势必影响陶瓷性能。

针对这一点,曾有人提出在最初配料时加过量Pb3O4【3】,然后把样品放在密闭的坩埚内,目的在于保证烧成处于铅的气氛中。

该方法虽然保证了陶瓷的性能,但却忽视了氧化铅是一种易挥发的有毒物质。

Ryn【4】等认为提高升温速率,可以降低氧化铅的挥发。

这种方法不足之处在于:

第一,不能完全消灭氧化铅的挥发;第二,未考虑到烧结温度对晶粒尺寸的影响。

因为温度越高、晶粒尺寸越大,在同样的保温条件下,过大的晶粒尺寸将会导致压电性下降。

如果能够从降低烧结温度及升温时间方面进行工艺改进,这样既能减少氧化铅的挥发,又能有效控制晶粒尺寸过分增长,同时又节约了能源。

目前,低温烧结方法主要有:

sol-gel、热压法、超细粉体制备及添加助熔剂法。

JIN等【5】将Li2O掺杂在0.2[Pb（Mg1/3Nb2/3）]-0.8[PbTiO3-PbZrO3]中,目的是降低烧结温度。

实验发现,在950℃低温下合成了性能良好的压电体,如Li2O质量分数为0.1%时,d33、k33、kp、tanδ最佳值分别为565pC/N、77.92%、63.7%、0.022。

以xPb（Mg1/3Nb2/3）O3-yPb（Ni1/3Nb2/3）O3-zPb（Zr,Ti）O3为基体并适量掺杂ZnO、Li2CO3、CdO等,所制备出的PMN-PNN-PZT压电陶瓷在900℃以下烧结仍具有良好的压电性【6`7】。

使用掺杂助熔剂进行性能改进是最基础的改进方法,如共沉淀法、溶盐法、溶胶-凝胶法、水热法等。

可是这些方法的缺点在于容易使PbO挥发、引起第二相、而且生产过程困难等。

为了克服这些不足,一些方法已被提出:

如2阶段煅烧法、加入钙钛矿添加剂等。

Ananta等【8】通过采用2步烧结法在低温条件下（800℃和830℃）成功制备出了高致密度、高压电性能、低介质损耗的PMN、PFN压电陶瓷。

这种方法既减少氧化铅的挥发又不会引起第二相产生,而且节约能源。

CHU等【9】在他的文章中,特别对传统的低温烧结方法进行了评价,提出了钙钛矿添加剂低温烧结法,并且通过实验加以验证。

实验方法是:

在0.25Pb（Ni1/3Nb2/3）O3-0.75Pb（Zr0.52Ti0.48）O3中加入BiFeO3和Ba（Cu0.5W0.5）O3在850℃和950℃合成了PNN-PZT-A基陶瓷。

与传统压电陶瓷相比,PNN-PZT-A基陶瓷的烧结温度降低了300～350℃,且具有良好的介电性（εr=4091）。

低温烧结对于多层片式压电陶瓷也起了至关重要的作用。

多层片式压电陶瓷器件以其高效率、小型化备受市场青睐,如多层片式压电变压器（MPT）和多层片式压电驱动器（MPA）的开发与研究。

但是长期以来多层片式压电陶瓷器件受到陶瓷材料和电极材料共烧的制约【10】。

采用低温共烧可以用镍、铜、银等贱金属作电极。

对于多层片式压电器件,我们希望压电陶瓷材料具有高的相对介电常数（ε）,低的介质损耗tanδ,并且希望低的烧结温度。

Zhu等【11】经过实验发现PMS-PZT陶瓷在中温（约1100℃）左右具有最佳的介电和压电性能,如表1所示。

这些特性尤其适应于高功率器件,如超声马达、压电转换器、电机换能器等电子器件中。

表1在不同温度下烧成的PMS-PZT的介电和压电性能

低温压电陶瓷的改进对于压电陶瓷广泛用于电子技术领域起了巨大的推动作用。

然而,由于压电陶瓷硬度高、脆性大、难于加工。

因此结构复杂的压电陶瓷体的制造一直是一大难题。

清华大学材料系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室Guo等【12】利用凝胶注模成型（gelcasting）制备PZT压电陶瓷,解决了压电陶瓷制备中亟待解决的问题。

同时低温烧结压电陶瓷也抑制了烧结渗银过程中银离子向陶瓷内部进行扩散。

我们知道,陶瓷属于绝缘介质,只有经过极化后的陶瓷才有压电性。

但是陶瓷不能象金属那样被直接极化,必须先被金属化。

Li【13`2】利用低温烧结渗银法、化学沉银法2种方法解决了陶瓷的极化问题。

另一个降低烧结温度的方法基于超细粉体的制备。

在保证压电陶瓷材料良好成粒径小、表面活性大的PZT结晶粉体。

实验证明,这种PZT粉体的氧化铅挥发温度为924.7的压电性能的前提下,从能源和环保方面考虑,人们把目光放在了烧结的最初阶段-超细粉体的制备。

粉体越精细、均匀性越好、表面活性越高、越有利于烧结过程,从而降低烧结温度。

目前,关于粉体制备技术有:

水热法、sol-gel、化学共沉淀法等。

惠春【14】利用水热法合成粒径小、表面活性大的PZT结晶粉体。

实验证明,这种PZT粉体的氧化铅挥发温度为924.71℃。

而粒径间的反应温度为911.26℃,从而避免了氧化铅的挥发。

以sol-gel工艺制备的粉料所制出的（Ba015Na015）1-xBaxTiO3压电陶瓷不仅压电性能得到了较大的提高,其中（Bi015Na015）0194Ba0106TOi3系陶瓷具有该系列最大的压电常数,d33=173×10-12CN/。

与传统工艺相比,d33提高了近40%。

而且,在一定范围内,随Ba含量的增加,材料的剩余极化Pr和矫顽场Ec逐渐减小,退极化温度逐渐降低。

最近,清华大学材料科学与工程系陶瓷国家重点实验室利用放电等离子法（SPS）成功合成晶粒尺寸为80纳米的高密度（大于90%）钛酸钡BaTiO3纳米晶【15】。

放电等离子法（SPS）是一种快速烧结方法,与传统的烧结方法相比,SPS的烧结保温时间短、烧结后的致密度高、能显著抑制晶粒在烧结后期的长大,克服了Ryn的不足之处。

PZT系压电陶瓷除在生产工艺上改进外,还可进行化学组分改变来实现改性。

如等价离子取代改性、添加物改性等。

通过此方法获得的PZT—4、PZT—5A、PZT—6B等均具有各自的特性,如表2所示【16】。

表2PZT基压电陶瓷材料的性能

Tab.2PropertiesofpiezoelectricmaterialsbasedonPZT

它们各自被应用于不同的元器件中。

如PZT—4具有较高的耦合系数（Kp）和介电常数（ε）、较小的介质损耗（tanδ）、这些特点决定了该材料适应于超声、水声的发射换能器、高电压发生元件等方面。

PZT—5A同样具有高的耦合系数（Kp）和介电常数（ε）。

但介质损耗比较大、品质因数（Qm）较小,因此适应于水声、超声换能器的接收元件,如NDT和诊断的换能器、水听器等。

PZT—6B具有高的品质因数（Qm）,故可以用于制成滤波器【17】。

另外在PZT的基础上,人们发展了以PZT为基的三元系,多元系压电陶瓷。

使得压电陶瓷的压电性能在更大范围内可调节。

获得了性能优异的压电陶瓷体系,满足了不同领域压电器件的需求。

PZT压电陶瓷被广泛应用于电场驱动的机电设备中,用以产生共振。

然而,实验表明,在低功率共振下,即使长时间振动,压电陶瓷性能始终不变。

但在高功率驱动下,陶瓷的稳定性下降、其它性能也下降。

Chen等【18】经过实验研究发现,导致这一现象的原因是:

当在高频驱动下振荡时,陶瓷表面的温度会明显升高。

从而破坏了陶瓷再老化的正常过程,导致性能下降。

这就使得大功率压电材料的研究与开发势在必行。

目前,在这方面的研究还是以PZT为基,如丹麦的Ferroperm公司制造的Pz24,成功应用于大功率换能器。

再如美国压电陶瓷（americanpiezoceramic）研制的APC-841可以制造出输出功率在30W以上的压电变压器。

从以上可以看出,在目前的状况下,主要是通过添加各种掺杂剂进行PZT压电陶瓷的改性。

因此一般来说压电陶瓷材料都是成分复杂的陶瓷固溶体。

而多元系材料的组成就更增加了复杂性。

这将会给材料的性能测试带来很大的困难。

传统方法对材料进行性能分析时,为了得到某一条件变化对性能的影响,往往是固定其他条件,对所考察的条件作大量实验来分析。

如果要研究某一条件下其他若干条件的影响,情况就变得更复杂。

Guo等【19】利用人工神经网络建立精确的数学模型对性能进行准确预测。

该方法准确、简洁,更重要的是可以预算出性能最佳的优化配方,其实用价值不可估量。

3PZT压电陶瓷的结构特点

图1-1钙钛矿的立方晶胞

锆钛酸铅陶瓷简称PZT陶瓷,结构如图1-1所示,由二元系固溶体（即PbZrO3和PbTiO3的固溶体）组成,化学通式为PbZrxTi1-xO3。

从图1-1可以看出,较大的A离子占据各个顶角位置,氧离子占据面心形成氧八面体,B离子位于八面体的中心,晶胞中的B位置可以是Ti,也可以是Zr。

由于Zr和Ti处于同一副族,其离子半径相近,结构上所形成的AB03具有相似的点阵形式;同时,Zr和Ti两种离子的化学性能也具有相似性,二者可以形成任何比例的固溶体。

虽然PZT陶瓷在结构上具有一定的相似性,但Ti-Zr宏观特性差异很大,因而较其它铁电体PZT陶瓷具有更优良的压电和介电性能,PZT是铁电和反铁电的典型代表,关于PZT以及PZT的掺杂成为研究的焦点。

PbZrxTi1-xO3（0≤X≤1）压电陶瓷是典型的钙钛矿型AB03结构压电材料,是由铁电相PbTi03（PT）和反铁电相PbZr03（PZ）组成的二元连续固溶体,在室温下PT呈四方相,PZ呈三方相。

钛锆酸铅固溶体相图如图1-2所示,在相变温度以下,当锆/钛比Zr/Ti=53/47时,此时存在一个铁电四方相（FT）和菱形相（FR）的交界区,固溶体二者共存,这就是准同型相界（MorphotropicPhaseBoundary）,简称MPB。

MPB是指四方相和三方相共存的一个区域,此区域两相能量接近,但品体结构不同。

此区域内,四方-三方的相转变可以根据三方相的特征峰[R（200）]以及四方相的两个特征峰[T（200）]和[T（002）]之间的变化来区分.准同型相界的右边（富钛区）为四方晶,左边（富锆区）为三方晶相。

PZT在MPB上不但具有较高的居里温度,而且具有较高的介电和压电系数,因此一直受到国内外大量研究人员的高度关注,PZT也成为了迄今为止应用最广泛的压电陶瓷材料。

图1-2PbZr03—PbTi03相图

4低温烧结PZT压电陶瓷的合成工艺及技术特点

4.1固相法

传统固相法是将多种前驱氧化物粉料通过粉磨混合均匀，经煅烧来合成PZT，然后再经机械粉磨获得PZT粉体。

由于具有成本低、产量高以及制备工艺相对简单等优点。

是目前国内外合成PZT粉体中最普遍的方法。

但存在明显的不足：

（1）反应以固相方式进行，采用球磨混合难以得到化学组分均一的化合物，合成的PZT粉体活性低；

（2）制品烧结温度高（1200℃）、烧结时间长，失铅严重。

难以保证准确的化学计量比，影响制品性能。

针对其缺点．众多材料研究者对其工艺进行改进而形成了新的合成方法，主要有微波辐射法、机械化学法和反应烧结法。

4.1.1微波辐射法

自1986年Gedveeta1．【20】首次把微波技术用于有机合成以来，此种技术在有机及无机材料的合成方面都被得以广泛应用。

微波加热是利用高频交变电场引起材料内部的自由束缚电荷（如偶极子、离子和电子等）的反复极化和剧烈运动使分子间产生碰撞、摩擦和内耗，将微波转变为热能，从而产生高温。

微波加热的特点为：

微波能直接穿透样品，里外同时加热，不需传热过程，瞬时可达一定温度；无热惯性。

通过调节微波输出功率，可使样品的加热情况无惰性改变，便于实现反应的瞬时升、降温控制和自动控制；能量利用率很高（达50％～70％），大大节约了能量：

微波还可以有选择地进行加热。

A11imdllP．singheta1.利用微波技术在600℃合成了单一钙钛矿型PZT粉体，且PZT形成速率快、反应时间短及铅挥发小。

4.1.2机械化学法

机械化学法合成粉体的反应机理十分复杂，目前仍处于探索、发展阶段。

现大致认为是【21】：

球磨机的转动或振动使硬球对反应前驱物进行强烈的撞击、研磨和搅拌，缺陷密度增加，使颗粒很快细化，从而产生晶格缺陷、畸变，并具有一定程度的无定形化；同时由于表面化学键断裂而产生不饱和键、自由离子和电子等原因，使晶体内能增高，导致物质反应的平衡常数和反应速率常数显著增大。

另外，局部碰撞点的升温可能是诱导反应进行的另一促进因素。

该方法用于PZT粉体合成，其特点为：

对反应原料要求低，室温条件下完成粉体合成，工艺过程相对简单．易于实现工艺化生产；PZT压电陶瓷的制备仅需一次高温作用，铅挥发减少，制品性能高。

但存在反应时间过长。

球磨中易引入一定的杂质；球磨后期因过粉磨可能导致颗粒发生严重的团聚等不足。

近年来，随着高能球磨和气流磨等机械设备效率的提高，以及耐磨介质的选择在一定程度上可克服现有的不足。

4.1.3反应烧结法

反应烧结法是先将混合均匀的多组分粉末压成素坯，在随后的烧结过程中各组分之间或组分与烧结气氛之间发生化学反应，获得预期设计组成的复相陶瓷。

其特点是在烧结传质过程中，除利用表面自由能下降作为推动力外．还包括一种或多种化学反应能作为推动力或激活能：

粉体合成和致密化烧结一步完成，工艺步骤简单。

T．R．shroutetal.发现烧结后期钙钛矿相的形成有助于坯件致密度的提高。

L．B．Kongetal.采用RHF技术将PZT粉体合成和致密化烧结一步完成，在830℃煅烧2h合成了晶粒尺寸为0．2～0．5um单一钙钛矿型PZT52／48粉体：

1100℃烧结1h，制品致密度达到理论密度的98％。

在1KHz条件下其电性能为：

介电常数为1157，Pr=27．3uc／cm2，Ec=21kv／cm。

4.2液相法

液相法合成粉体使用的所有高纯原料均可处于溶液状态，在分子或原子水平上实现充分均匀混合，各组分的含量可以精确控制；通过工艺条件的准确控制，可使所生成的固相颗粒尺寸远小于1um，并且可获得粒度分布窄，形状为球状的粒子。

因此，液相法特别适用于多组分、超细粉体的合成。

4.2.1溶胶一凝胶法

Sol-Gel法是湿化学方法中合成粉体的新兴方法，主要包括溶剂化、水解反应和缩聚反应三步，同时根据水／醇盐之比，粉体合成常采用粒子凝胶法和聚合凝胶法两种工艺路线．其粉体合成过程为：

Sol-Gel法用于PZT粉体合成，一般采用金属醇盐为起始原料、有机溶剂为溶剂。

但由于金属醇盐遇水时其水解和聚合速度都非常迅速，且不同金属醇盐其水解和聚合速度也不尽相同，而PZT的合成属于多组分系统合成，为了实现原子／分子水平的均匀混合，控制其水解和缩聚反应速率非常重要。

由于MoE（甲氧基乙醇）优异的螯合性和低粘度等特点，曾被广泛作为PZT粉体合成中的溶剂和稳定剂，因有毒，现已很少使用，逐渐被丙二醇、乙二醇、冰醇酸等醇类和酸类物质替代。

故在溶胶一凝胶合成PZT粉体的研究中：

主要集中在如何选择适当的反应前驱物、溶剂及稳定剂以缓和其水解、缩聚反应速率，以形成均匀的PZT溶胶。

研究表明，以金属醇盐溶胶一凝胶合成PZT粉体，凝胶差热分析一般存在三个显著放热峰：

一是由于有机物或聚合物的分解，～400℃，晶型结构为无定形。

后两个放热峰在400℃～600℃内。

前者是由于Pr（烧绿石结构）相的形成，同时伴随Pe（钙钛矿型结构）相形成；后者是由于Pe相的形成。

不同的Zr／Ti、反应原料、溶剂及稳定剂，显著放热峰位置不同，合成PZT粉体的活性和反应机理也不同。

由于Pr相为中心对称结构．其铁电、压电性较差,其存在将使制品性能严重下降，且Pr-Pe相的转变由成核速率控制。

Y．Z．Chenetal.研究了成核剂（PZT粉体）对Pr—Pe相转变和合成PZT粉体性能的影响。

当加入的成核剂量很少（<2wt％）时，仍存在显著Pr相转变峰，随着量的增加，Pr相转变峰逐步消失，由无定形结构直接转变为Pe相；成核剂的加入还影响前驱物中有机物的分解。

另外，B．G．Muralidllaranetal.提出：

以金属醇盐溶胶一凝胶合成PZT粉体，由于Zr4+、Ti4+的扩散速率慢，Pb2+的扩散速度快，合成粉体的组分可能不均匀。

提出混杂溶胶一凝胶工艺合成PZT粉体：

PZT溶胶的制备仅Zr4十、Ti4+以金属醇盐溶液的形式加入，铅以氧化铅粉末的形式加入，制得均匀的PZT溶胶，并在600℃条件下合成了PZT粉体；以PbZrO+5wt％PbO作烧结气氛片，1200℃烧结4h，铅挥发为1．4％，而传统固相法为6．4wt％。

研究表明：

用该方法制备的PZT53／47压电陶瓷的MPB宽度为0．535~0．545，固相法为0．47～o．58。

这可能是由于合成粉体的活性高，烧结后制品致密、微观结构更均匀所致。

溶胶一凝胶法合成的PZT粉体组分均匀、化学计量比准确、超纯、超细及易均匀掺杂，能实现PZT压电陶瓷的低温烧结．适用于PZT压电陶瓷对粉料性能要求高的应用领域，但同时存在原料昂贵、配料时需考虑烧结过程中铅的挥发及溶胶的制备须在干燥气氛中进行等不足。

4.2.2水热法

水热反应的原理是把在常温常压下不容易被氧化的物质，或者不易合成的物质，置于高温高压条件下来加速氧化反应进行．得到所设计的粉体组分。

水热法合成PZT粉体常以四氯化钛、氧氯化锆和硝酸铅为原料，以氢氧化钾等为促进剂，探讨合成PZT粉体性能与反应温度、反应时间和促进剂添加量之间的关系。

如西安电子科技大学惠春等人系统研究了水热合成PZT纳米晶粉末的微粉结构、热效应和烧结性机理得出：

水热法合成PZT粉末氧化铅的挥发温度为924．71℃，颗粒之间的反应温度为811．26℃；而固相法分别为1213．29℃和1243．47℃。

可见水热合成PZT纳米晶粉末的烧结温度比固相法低100℃左右。

由于微波加热明显优于传统加热，IsaacRobinAboueta1．对比了微波水热法（M—H）和传统水热法（c—H）对合成PZT粉体及其制品性能的影响。

研究表明：

以硝酸铅、氧氯化锆和四氯化钛为原料，氢氧化钾为催化剂。

M—H和C—H分别在122℃和138℃合成了粉体粒径均小于4um的PZT52／48粉体。

1250℃烧结4h，M—H和C—H电性能分别为：

最大介电常数为20570和16310；居里温度为373℃和351℃；介质损耗为0．002和0．001。

以氯盐为原料合成PZT粉体，氯离子难以洗净，影响合成粉体性能。

MariaTraianidesetal.以异丙醇钛、丙醇锆和硝酸铅为原料，氢氧化钾为促进剂，研究了氢氧化钾浓度、过量铅的量与合成粉体和制品性能的关系。

水热法合成的PZT粉体团聚程度小，粉体合成温度低，工艺简单，但用该方法合成的PZT粉体粒径大小和微粉粒度还难以达到纳米级。

很难满足高性能PZT压电陶瓷对粉体性能的要求。

4.2.3沉淀法

沉淀法是在可溶性前驱物溶液中添加适当的沉淀剂，使得溶液中的阳离子生成不溶性沉淀，然后再经过滤、洗涤、干燥，加热分解等工艺来合成粉体，具有反应过程简单、成本低等优点，能制取数十纳米的超细粉体。

该法用于PZT粉体的合成主要有共沉淀法和均相沉淀法。

Junminxueeta1．以四氯化钛、硝酸铅和硝酸氧锆为原料，氨水作沉淀剂，将沉淀前驱物在400℃下部分脱水同时保持沉淀为无定形结构。

在机械化学能的作用下处理35h，得到了单一钙钛矿型、平均粒径为20nm的PZT粉体。

王西成刚以硝酸铅、丙醇锆和异丙醇钛为原料。

以氢氧化铵作沉淀剂，按PZT52／48+5wt％PbO设计组分，洗净后的沉淀被分散于某种有机溶剂的水溶液中，采用冷冻干燥技术，于600℃煅烧3小时合成了组成均匀、高烧结活性的亚微米级PZT初始微粉。

采用干压成型，800℃即可实现烧结致密化，达到理论密度的98％。

沉淀法合成PZT粉体。

影响粉体沉淀的最主要因素是沉淀剂的种类。

采用共沉淀法时，一方面可能会由于局部浓度的不均匀而导致合成粉体组分的不均匀。

另一方面共沉淀、晶粒长大、干燥、煅烧的每一步都可能导致颗粒的长大及团聚结构的出现。

另外，当原料中含有氯盐时，氯离子在水洗过程可能导致PZT组分的流失，如沉淀过程中的Zr（OH）4为极细小的颗粒，极易透过滤纸。

5影响PZT压电陶瓷性能的基本因素

5.1化学计量

　　化学计量对PZT制品质量的影响主要包括2个方面：

一是PZT压电陶瓷烧结过程中铅挥发导致组分偏离准确的化学计量而使制品性能降低；另一方面指组分中Zr/Ti的波动而影响PZT制品性能的稳定性。

铅挥发一般被认为是由于PZT压陶瓷的烧结温度较高，氧化铅在高温环境下具有相当高的饱和蒸汽压而导致铅挥发，饱和蒸汽压越高，铅越容易挥发，并且随着Zr/Ti的增加，PZT压电陶瓷的烧结温度增加，氧化铅的饱和蒸汽压逐渐增大，失铅将变得更为严重，故高Zr/Ti的PZT压电陶瓷更难烧结，同时烧结过程中氧分压过低也会导致铅挥发。

以传统固相法制备的PZT材料，由于合成粉体活性较低，烧结温度一般在1200℃左右，易造成铅大量挥发，制品性能不高，故固相法制备的PZT制品难以满足对性能要求高的应用领域。

目前，国内外材料研究者对铅挥发所采取的措施主要有：

一是粉体合