[材料科学]63 压电陶瓷20091113.ppt

  1. 1、本文档共36页,可阅读全部内容。
  2. 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. 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. 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)。
查看更多
[材料科学]63 压电陶瓷20091113

6.3 压电陶瓷 本章主要内容: 1 相关概念 (1)极化;(2)压电效应;(3)压电陶瓷。 2 压电陶瓷的性能参数 (1)弹性常数;(2)机械品质因素; (3)压电性、压电常数与压电方程;(4)机电耦合系数。 3 压电陶瓷的生产工艺(以PZT陶瓷为例) 4 压电陶瓷的应用 5 压电超声换能器的应用与发展 1 相关概念 (1)极化:是指电介质陶瓷中的分子正负电荷移动,造成正负电荷中心不重合,在电介质陶瓷内部形成偶极矩。 (2)压电效应:在没有对称中心的晶体上施加一个机械力(压力、张力或切向力)时,则发生与应力成比例的介质极化,在晶体表面的两电极上会出现等量的正、负电荷,电荷多少与力的大小成正比,当机械力撤去后,电荷会消失,这种现象称为正压电效应。当在晶体上施加一个外电场引起极化时,晶体会发生形变,且形变大小与电场成正比,若撤除电场,则晶体又恢复原状,这一现象称为逆压电效应。正、逆效应统称为压电效应。 (3)压电陶瓷:经过人工极化处理具有压电效应的陶瓷制品。 人工极化:是指在压电陶瓷上施加直流强电场进行极化,使陶瓷的各个晶粒内的自发极化方向将平均地取向于电场方向,使之具有近似于单晶的极性,并呈现出明显的压电效应。 2 压电陶瓷的性能参数 (1)弹性常数(elastic coefficient) 弹性常数是反映材料在弹性形变范围内应力与应变关系的物理量。 它服从胡克定律:“在弹性限度范围内,应力与应变成正比。”设应力为T,加于截面积为A的压电陶瓷上(单位:N/m2),其所产生的应变为S(无量纲),则根据胡克定律,应力与应变之间有如下关系: S=sT T=cS 式中s为弹性顺度常数,单位为m2 / N ;c为弹性劲度常数,单位为N/m2。 (2)机械品质因素(mechanical quality factor) 它表示在振动转换时,材料内部能量消耗的程度。机械品质因素越大,能量的损耗越小。 (3)压电性、压电常数与压电方程 压电陶瓷具有压电性,即施加应力时能产生额外的电荷,其所产生的电荷与施加的应力成比例。 压电陶瓷的压电常数有压电应变常数、压电电压常数、压电应力常数以及压电劲度常数等。 反映压电陶瓷的弹性变量(即应力、应变)和电学变量 (即电场、电位移)之间的关系的方程式,称为压电方程。 (4)机电耦合系数(electromechanical coupling factor) 机电耦合系数K是综合反映压电材料性能的参数,它表示压电材料的机械能与电能的耦合效应。 机电耦合系数可定义为: 电能转变为机械能 机械能转变为电能 K2 = ------------------------- K2 = ---------------------------- 输入电能 输入机械能 3 压电陶瓷的生产工艺(以PZT陶瓷为例) 典型压电陶瓷:钛酸钡、钛锆酸铅、钛酸铅 下面以PZT(PbZrO3-PbTiO3)陶瓷为例介绍压电陶瓷的必要工序及制作方法。 压电陶瓷生产的主要工艺流程: 配料→球磨→过滤、干燥→预烧→二次球磨→过滤、干燥→过筛→成型→排塑→烧结→精修→上电极→烧银→极化→测试。 (1) 原料处理 原料的纯度是制备优良压电陶瓷的首要条件。通常来说, 希望原料的纯度要高一些,特别是用量比较大的原料,如 Pb3O4(或PbO)、ZrO2和TiO2等, 若纯度低,引入杂质总量就很大,所以纯度要高些。小剂量的原料则纯度要求相对低些。 以上原料经水洗去除一些水溶杂质后烘干,然后进行煅烧粉碎,通常希望颗粒度在2um以下。 (2)预烧 经过煅烧粉碎的原料混合配料后要进行预烧,其目的是为了使化学反应充分进行。 实验表明,如果预烧温度恰当,烧结温度可以在很宽的范围内波动,对致密度无显著影响,预烧温度如果偏低,烧成温度无论如何提高(或延长保温时间),也不能得到很高的致密度。此外,预烧温度和保温时间比较起来,预烧温度所起作用更为重要。 预烧过程一般需经过四个阶段:线性膨胀(室温~400℃ )、固相反应(400~750℃ )、收缩(750~850℃ )和晶粒生长(800~900℃ 以上)。 (3)成型和排塑 简单形状的制品通过模压法成型,不均匀截面的条形制品可以通过挤压法成型,薄板用流延法和轧膜法成型,大的圆环和更复杂的形状用注浆法成型。 成型之前需加入粘

您可能关注的文档

文档评论(0)

qiwqpu54 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档