- 1、本文档共6页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
压电陶瓷必须经过极化之后才具有压电性能。所谓极化(Poling),就是在压电陶瓷上加一强直流电场,使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列,又称人工极化处理,或单畴化处理。
1.极化机理
测试技术与理论分析表明,压电陶瓷的极化机理取决于其内部结构。压电陶瓷是由一颗颗小晶粒无规则地“镶嵌”而成,如图1所示。
每个小晶粒可看为一个小单晶,其中原子(离子)都是有规则(周期性)的排列,形成晶格,晶格又由一个个重复单元—晶胞组成,如图2, 3所示。
晶粒与晶粒的晶格方向不一定相同,从整体看,仍是混乱、无规则的,如图4所示。因而称其为多晶体。晶胞在一定温度下(T<Tc),其正负电荷中心不重合,产生自发极化Ps,极化方向从负电荷中心指向正电荷中心,如图5所示。
为了使压电陶瓷处于能量(静电能与弹性能)最低状态,晶粒中就会出现若干小区域,每个小区域内晶胞自发极化有相同的方向,但邻近区域之间的自发极化方向则不同。自发极化方向一致的区域称为电畴,整块陶瓷包括许多电畴如图6所示。
人工极化处理的作用,就是在压电陶瓷上加一足够高的直流电场,并保持一定的温度和时间,迫使其电畴转向,或者说迫使其自发极化作定向排列。图7示意陶瓷中电畴在极化处理前后的变化情况。
极化前,各晶粒内存在许多自发极化方向不同的电畴,陶瓷内的极化强度为零,如图7(a)所示。极化处理时,晶粒可以形成单畴,自发极化尽量沿外场4方向排列,如图7(b)所示。极化处理后,外电场为零,由于内部回复力(如极化产生的内应力的释放等)作用,各晶粒自发极化只能在一定程度上按原外电场方向取向,陶瓷内的极化强度不再为零,如图7(c)。这种极化强度,称为剩余极化强 2. 极化条件
极化过程进行是否充分,对材料性能影响很大。因此要合理选择极化条件,即极化电场、极化温度和极化时间,简称极化三要素。
(1) 极化电场 只有在极化电场作用下,电畴才能沿电场方向取向排列,所以它是极化条件中的主要因素。极化电场越高,促使电畴排列的作用越大,极化越充分。但不同配方,其高低应该不同。
极化电场大小主要取决于压电陶瓷的矫顽场Ec。极化电场一定要大于Ec,才能使电畴转向,沿外场方向排列。一般为EC的2-3倍。而Ec的大小与陶瓷组成、结构有关。对四方相PZT系材料,Ec随Zr/Ti比减小而增大。在三方向区域,Ec随Zr/Ti比的变化不明显。取代物若使材料晶轴比c/a减小,90o畴转动产生内应力小,转动容易,Ec降低。软性添加物使Ec降低,硬性添加物使Ec提高。实用PZT系列材料Ec在0.6-1.6 Kv/mm范围内。Ec还随温度的升高而降低。因此若极化温度升高,则极化电场可以相应降低。
极化电场还受到陶瓷的击穿强度Eb的限制。一旦极化电场达到Eb大小,陶瓷击穿后就成为废品。Eb因制品存在气孔、裂纹及成份不均匀而急剧下降。因此,前期制备工序必须保证制品的致密度和均匀性。Eb大小也与陶瓷样品极化厚度有关,其关系大致符合公式
式中Eb为击穿电场(kV/cm);t为厚度(cm)。因此,较厚的制品,极化电场因相应降低,且通过调高极化温度,延长极化时间达到好的极化效果。
(2) 极化温度
在极化电场和极化时间一定的条件下,极化温度高时,电畴取向排列较易,极化效果较好。其主要原因在于:结晶各向异性随温度升高而降低,电畴转向的内应力变小,即阻力小,所以极化较容易。电滞回线随温度升高变窄,即矫顽场变小,实际上也是使畴运动更易进行。空间电荷效应随温度升高而减弱。有些杂质使制品中出现大量空间电荷,从而产生很强的空间电荷场,对外加极化电场有屏蔽作用,不利于极化。而温度升高,制品电导率增加,使空间电荷易于迁移,减少积聚,空间电荷场的屏蔽作用就减小,利于极化。
极化温度与材料组成有关。有的材料综合反映压电性能的机电耦合系数kp值基本不受极化温度影响,可以在较低温度下极化,如含软性添加物的PZT系。有的材料要求在较高温度下极化,才能有较大kp,如含硬性添加物的PZT系。
实践选择极化温度时,都以温度高些为好,因为提高极化温度可以缩短极化时间,提高极化效率。但在较高的温度时,常遇到的问题是制品电阻率太小,漏电流大,承受电压低,即电压加不上去。这除了与配方有关外,还与致密度不好、电阻率低有关。对于仅与配方有关的制品,只有降低极化电场和延长极化时间。
(3) 极化时间
极化时间是指陶瓷制品从一个平衡态转变到另一个平衡态所需要的保温保压时间。时间长,电畴转向排列充分,并有利于极化过程中应力的弛豫。
极化时间对不同材料是不同的。对于同一种材料,极化时间与极化电场、极化温度有关。电场强、温度高,则所需极化时间短;反之,所需极化时间就长。
综合考
您可能关注的文档
最近下载
- 《指向高中生物核心素养的大单元教学设计研究》课题研究方案.doc
- Unit 4 What can you do Part C Story time(课件)-人教PEP版英语五年级上册.pptx VIP
- 学生会权益部部门招新.pptx VIP
- 《22G101三维彩色立体图集》.pdf VIP
- 一种快速测定萤石中氟化钙含量的方法.pdf VIP
- 人教版六年级数学上册同步辅导讲义教师版.doc
- 2025高中英语外刊时文阅读 巴黎奥运会之全红婵和潜水介绍 课件.pptx
- 植物生理学-扬州大学-中国大学MOOC慕课答案.pdf
- 三论我国发展注气提高采收率技术-李士伦.ppt
- 人教版六年级数学上册同步辅导讲义.doc
文档评论(0)