压电陶瓷ppt课件

9.5压电陶瓷,压电陶瓷（piezoelectricceramics）具有压电效应的陶瓷材料，即能进行机械能与电能相互转变的陶瓷；制备方便，成本低廉，发展迅速，一类重要的功能陶瓷材料；目前，压电陶瓷在工程方面的应用，甚至超过了压电晶体。,1,一、压电效应及陶瓷压电机制,1.压电效应正压电效应：应力晶体产生电荷逆压电效应：电压晶体应力（应变）2.压电性与晶体结构压电效应的本质：机械作用（应力与应变）引起晶体介质的极化，从而导致两端表面内出现符号相反的束缚电荷不具有对称中心的晶体才具有压电性。32种点群中，不具有对称中心的有21种；除43外，20种有压电效应；10种极性晶体，有唯一极轴，除具有压电性外，还具有热电性；铁电体也是一种极性晶体，属于热电体，因而也是压电体。,压电效应,2,3.压电陶瓷,陶瓷多晶体各晶粒之间的压电效应会相互抵消；人工极化：经直流强电场极化处理过的铁电陶瓷，使晶粒中的所有电畴都尽可能地转向了电场的方向，铁电晶体所固有的压电效应就会在陶瓷材料上呈现出来。因此，压电陶瓷实际上也就是经过直流强电场极化处理过的铁电、压电陶瓷。,3,表征参数机电偶合系数K,K值越大，材料的压电耦合效应越强。除此之外，还有压电系数d、机械品质因素Q、弹性系数S和频率常数N等。,or：,4,主晶相结构,钙钛矿型、钨青铜型、焦绿石型、含钛层状结构。目前应用最广泛的是BaTiO3、PbTiO3、PbZrO3等,都属钙钛矿型晶胞结构。其它几种重要的压电陶瓷包括PbTiO3-PbZrO3；Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3；Pb(Co1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3；Na0.5K0.5NbO3；Pb0.6Ba0.4Nb2O6；BNT(B0.5Na0.5TO3)、KNN(K0.5Na0.5NbO3）等。,5,二、生产工艺,1.组成BaTiO3陶瓷是最早发现的铁电陶瓷，也是第一个进入实用的压电陶瓷；T300,在-50300范围内无相变点，压电常数比BaTiO3大二倍多，因此，它是目前品种最多，产量最大，应用最为广泛的压电陶瓷。2.生产工艺配料研磨预烧再研磨成型烧成极化等，以PZT为例对几个比较关键的过程进行讲解:（1）预烧作用：各组分反应，合成Pb(ZrTi)O3原料，分为四个阶段：第一阶段：TEc(矫顽场)23Ec,太大会引起击穿；极化温度：T,电畴取向容易，极化效果好，T过高，击穿强度降低；极化时间：t，效果好，几几十min；PZT极化条件：E:35MV/mT:100105t:热油：5min，冷油：20min,12,三、压电陶瓷的应用,18801940：压电晶体；上世纪40年代中期：BaTiO3压电陶瓷问世；由于压电陶瓷具有突出优点，包括：制造方便，设备简单，成本低廉，不受尺寸大小限制，可以在任意方向极化;通过调节组分可以在很宽范围改变材料的性能，以适应各种需要；不溶于水，耐热耐湿；可以很方便地制成各种复杂的形状等。近年来压电陶瓷的应用不断发展，在航天、通讯、超声技术、精密测量、红外技术等领域均得到广泛应用，是当代高技术中的一种重要的功能材料。,13,陶瓷压电变压器，在雷达、电视显象管、阴极射线管、激光管、负离子发生器、静电复印机等高压电源和压电点火、引爆装置等应用；振荡器、压电音叉、压电音片等用作精密仪器中的时间和频率标准信号源；探测地质构造、油井固实程度、无损探伤和测厚、催化反应、超声衍射、疾病诊断等各种工业用的超声器件；水下导航定位、通信和探测的声纳、超声探测、鱼群探测及传声器