（材料物理与化学专业论文）超声马达用压电陶瓷pmspzpt体系的改性研究.pdf

上海大学硕士学位论文：超声马达用压电陶瓷的研究 摘要 压电陶瓷用做超声马达的定子，是超声马达和发射型压电器件的关键部件，它 是能量的转换装置，压电陶瓷性能的优劣，关系到整个超声马达性能的好坏。对于 行波超声马达，要求压电陶瓷材料具有尽可能大的机电耦合系数( k p 三o 5a n dk 3 l o3 ) 和压电常数( d 3 3 3 5 0 p c f na n d d 3 1 - 1 0 0 p c n ) ，高的机械强度、高的机械品质因子 r q 。 5 0 0 ) 、较小的介质损耗( t a n s _ 3 5 0 p c na n d d 3 1 1 0 0 p c n ) a n dh i g he l e c t r o m e c h a n i c a lc o u p l i n gf a c t o r ( k p 兰o 5 a n dk 3 l 兰0 3 ) ，a n dt h a tt h ed i e l e c t r i c d i s s i p a t i o ns h o u l db ee n o u g hl o wf t a n g 1 0 0 p c n 。 1 2 2 机电耦合系数 机电耦合系数k 是综合反应压电陶瓷材料性能的参数，它表示压电陶瓷材料的 机械能与电能的耦合效应，是生产上用得最多的一个参数。用来衡量机械能和电能 之间的转换能力。可用下式定义： 或 k ：望塾望里皇整壁壁堡塑垫塑堕 输入的电能 k ：望望垩垦皇垫堕堕堡塑皇墼 输入的机械能 上海大学硕士学位论文：超声马达用压电陶瓷p m s - p z - p t 体系的改性研究 超声马达是一种将电能转换成机械能的器件，因此要求具有较高的机电耦合系数， 以保证超声马达具有较高的输出效率。一般环行超声马达要求压电陶瓷的k p 值 o5 0 ，k 3 j - - o 3 。 1 2 3 机械品质因子q m 机械品质因子q m 表示陶瓷材料在谐振时机械损耗的大小，并等于压电振子谐 q m ：罂 ( 19 ) 阪 振时贮存的机械能肼与一个周期内损耗的机械能啦之比，即： 图1 。4 是超声马达定子( 包括压电振子和弹性体) 的等效电路，其中c k 和l k 构成的回 路反映了定子弹性体的机械阻抗，c a 为压电振子的静态电容，凡为静态电阻，c a 和凡构成振予的静态阻抗，反映了压电振子工作过程中储存的电能，而l 。、c 。和 r 。则构成振子的动态阻抗，反映了振子机械振动的机械阻抗，也即储存的机械能。 q m 对超声马达性能的影响主要表现在谐振回路上多了一个电阻r m ，这就大大地限 制了回路电流，从而影响了压电振子振幅的提高。产生机械损耗的原因是材料存在 内摩擦，当压电陶瓷振动时，要克服摩擦而消耗能量。q m 值与机械损耗成反比。 超声马达是在谐振状态下工作的，要求要有较高的q m 值，综合已查的文献来看， 要求q m 值最好5 0 0 ，典型值在1 0 0 0 以上。理论研究和实验结果都表明，通过掺杂 受主元素，( 也即“硬性”掺杂) ，可以提高压电陶瓷的q m 值。 图1 - 4 超声马达定子的等效电路 f i g1 - 4 e q u i v a l e n tc i r c u i t o fs t a t o r f o r u s m 1 2 4 介质损耗 任何电介质，包括压电材料，当它处在电场中，尤其是在交变电场中长期工作 时，都有发热现象，这说明介质内部发生了某种能量的消耗，这就是介质损耗介电 损耗。当电场是静电场时，介质损耗来源于介质中的电导过程，当电场是交变电场 上海大学硕士学位论文：超声马达用压电陶瓷p m s p z - p t 体系的改性研究 时，介质损耗来源于电导过程和驰豫过程，然而对于压电材料，常温下电导损耗是 t a n 8 ： ( 1 1 0 ) 占 很小的，可以忽略不计，因此为了便于通常把总损耗作为介质损耗。可用下式表示： 式中。和。分别是介电常数的实部和虚部。介质损耗对超声马达性能的影响主要表 现在图1 4 所示的谐振之路上多了一个电阻r d ，一方面，它消耗了输入的功率，另 一方面也限制了压电振子的输入电流，降低了超声马达的速度。超声马达要求压电 陶瓷的t a n s 小于0 0 0 5 。 1 2 5 时间和温度稳定性 超声马达要求材料有好的稳定性，也就是说决定超声马达能否正常工作的砦 重要材料参数要具有好的温度稳定性和时间稳定性。以保证超声马达在变化的环境 温度和长期使用过程中，性能稳定。因为超声马达在谐振频率下工作时具有较大的 输出力矩，为了使超声马达有较高的工作效率，这就要求压电陶瓷的温度稳定性要 好，以使谐振频率波动不会很大。时间稳定性是为了使超声马达具有一定的寿命。 1 2 6 其他性能要求 除了上述要求之外，还要求压电陶瓷的居里点高，可在较宽的温度范围内工作； 机械强度要好，在大功率下工作不容易发生断裂；较宽的工作频带，以降低性能对 频率的依赖性。 1 3 超声马达用压电陶瓷 超声马达用压电陶瓷主要是p z t 基的压电陶瓷，包括三元系和四元系的p z t ， 或者可分为软性压电材料( 高k p 值) 、硬性压电材料( 高q m 值) 以及性能界于软、 硬之间的压电材料。通过改变配比和添加掺杂，压电材料的性能往往能在很大的范 围内调整，且由于p z t 家族的的庞大性，这就使得我们可以根据需要，设计一些应 用于不同场合的超声马达用压电陶瓷，因此到目前为止还没有哪一种压电陶瓷能够 在超声马达的应用中占据垄断地位，其发展的种类日益增多、结果渐趋复杂、性能 也不断优化。 1 3 1 锆钛酸铅 p b ( z r , t i ) 0 3 】系压电陶瓷 锆钛酸铅系压电陶瓷( p z t ) 为锆酸铅( p b z r 0 3 ) 和钛酸铅( p b t i 0 3 ) 的周溶体，是 上海大学硕士学位论文：超声马达用压电陶瓷p m s - p z - p t 体系的改性研究 z r n ( 助 0 o 渊毋p b ( a 】 图1 - 5p z t 的钙钛矿结构 f i g1 - 5p e r o v s k i t e ss l r u c t u r eo f p z t s o l i ds o l u t i o n 种二元系的压电陶瓷材料。它的结构是如图1 5 所示的钙钛矿结构。错钛矿结构可 以看成是由氧八面体组成的。如果将六面体上的六个氧原子分别用直线连接起来， 就成为了一个氧八面体，其结构特点是：它的中央被一个较小的金属离子( 即b 离子， 如t i ”、z r 4 + 等) 所占据，而另一个较大的金属离子( 即a 离子，如p b ”、b a 2 等) ，则 处在八个氧八面体的间隙中，这就是钙钛矿的基本结构。但是压电材料的晶体结构 不是一成不变的，对于具有钙钛矿结构的a b 0 3 晶体来说，在温度高于而时，晶体 为立方晶系，正离子的对称中心( 即正电荷中心) 位于立方体的中心，负离子的对称 图1 - 6p z t 固熔体相图 f i g 1 - 6p h a s ed i a g r a mo f p z t s o l i ds o l u t i o n 上海大学硕士学位论文：超声马达用压电陶瓷p m s p z - p t 体系的改性研究 中心f 即负电荷的中心) 也位于立方体的中心。这时正、负电荷的中心是重合的，不 出现电极化。如图( a ) 所示。在居里温度以下，立方晶胞转变为四方晶胞，边长有c = b c 的关系。这时，氧离子和b 离子的直径之和与晶胞的两短边的数值相近，但小于晶 胞的第三边长，所以在四方晶胞中，b 离子沿着c 轴方向偏离其中心位置的机会远 大于其沿a 轴或b 轴方向偏离的机会，晶胞在c 轴方向就产生了正负电荷中心的不 重合，如( b ) 晶胞出现了电极化( 也称自发极化) ，也正是因为陶瓷内部存在自发极化 的现象，压电陶瓷才具有压电效应。图1 。6 是p z t 固熔体相图，在准同型相界附近， 属四方一三方两相结构过渡的特殊情况，两相会同时共存与相互转化，有利于自发极 化的转向，压电活性高。其性能可通过改变锆，钛比来调节，也可通过同价元素取代 和掺杂进行改性，且居里温度高，因此，直到现在，仍是人们常用的压电陶瓷材料 之一。 超声马达常用p z t 中的“硬性”组成物。所谓“硬性”组成物，即在p z t 的配 方中添加f e 2 十、m n 2 + 、c 0 2 + 、n p 等“硬性”添加物的组成2 6 4 】。掺入这些杂质后， 使材料中出现氧缺位，晶胞产生收缩，电畴壁运动比未掺杂前更困难，因而材料的 矫顽场增高，q m 值提高，介电常数和介质损耗减小，性能上变“硬”。另夕卜，这类 “硬性”添加物往往还有抑制晶粒生长的作用，从而可提高材料致密度，改善其机 械强度。用于超声马达的该类压电陶瓷的组成类似p z t 一4 、p z t 一8 ，其特点是材料机 电耦合系数、压电常数、机械品质因数均较高，介电损耗低，特别是强场损耗低， 温度系数低，性能稳定。 1 3 。2 三元系压电陶瓷材料 随着研究的进一步深入，人们发现单纯的锆钛酸铅并不能很好的体现其性能的 优越性，于是人们开始将目光转移到三元系陶瓷上来。以p z t 为基础发展起来的三 元系压电陶瓷的特点是：( 1 ) 烧结温度降低，p b o 的挥发少，容易获得气孔率小、均 匀致密的陶瓷；( 2 ) 加入主要成分中的各种固溶物能够大幅度的改善陶瓷的介电和压 电性能；( 3 ) p z t 由正方晶相转变为三方晶相的相界是一个点，而三元系的相界为一 条线，使得性能可在更大的范围内加以调整，能得到比p z t 更为优异的压电陶瓷材 料组成。所以，6 0 年代后期以来，其发展相当迅速。 用于超声马达的三元系压电陶瓷材料最常见的有以下几种： ( 1 ) 锑锰锆钛酸铅系主要成分为x p b ( m n l ，3 s b 2 3 ) 0 3 y p b t i 0 3 z p b z r 0 3 。特点是耦 合系数可在很宽的范围内调节，q m 值可达到5 3 0 0 ，介质损耗小，稳定性良好，因 而能应用于超声马达。日本n e c 公司用的大功率压电陶瓷n e p e c 就属此类【2 钔。晟 早发明该系列的是四川压电与声光技术研究所【”】，此外，韩国人对该体系进行了掺 上海大学硕士学位论文：超声马选用匿电陶瓷p m s - p z - p t 体系的馥性研究 c e 0 2 研究i ”】，保加利亚对该类压电陶瓷也有研究i ”1 。 ( 2 ) 铌镁锚钛酸铅系主疆成分为x p b ( m g l ，3 n b 2 3 ) 0 3 一y p b t i 0 3 一瘤b z r 0 3 ，是一种欺 墅静软往压泡辫瓷。在主藏分中，臣敬代元素改往戢戮添葫秘改瞧，可以饺专菩糕往 能得到各种改普，如添加s i 0 2 后k p 可达o7 6 【3 ”；用s r 取代后相对介电常数可商达 9 1 5 0 【”i ；添加m n 0 2 后e m 值可高达3 8 8 0e ”】；添加n i o 、f e 2 0 ”c r 2 0 3 等可提高温 发稳定蛙 3 “，臻途广泛，霹瘦矮予趣声马达。磊本捡下电气公司懿p c m - 5 、p c m 。3 2 等就属于此类。 ( 3 ) 铌锰锚钛酸铅系主要成分为x p b ( m n l ，3 n b ) 0 3 y p b t i 0 3 z p b z r 0 3 。特点悬可 获褥高q m 德，经时稳定好。例如取x = 0 1 克分子，y = o 、1 0 克分予，z = 08 0 克分子 豹配方，q m 穰霹毫运6 3 0 0 ”，缺京跫梳亳藕合系数秘压电露数不嵩。y o o 等围黠 该体系进行了c e 0 2 掺杂研究，但是还是没能获得较瑕想的压电性能。 ( 4 ) 铌锅锚钛酸铅系斑鬻成分为x p b ( c d l ，3 n b m ) 0 3 y p b t i 0 3 z p b z r 0 3 。这个系列 镰良好豹压惫技能，k p 毽磁以遮到0 , 4 激上，弓l 入冬秘添翔兹麓大滤度遗改善压泡 陶瓷的性能。韩国对该体系进行了研究。 ( 5 ) 铌锑错钛酸铅系志要成分为x p b ( s b l 佗n bj ，2 ) 0 3 y p b t i 0 3 z p b z r 0 3 。特点是 印值显著赢，稳定性也较好，例如x = o 0 2 ，y = o 4 7 ，z = o 5 1 的瓤方，k p 毽商迭 o 。8 1 ，僵q m 鬣只有8 5 嗣。t a s h i r o 等转l 鹣磷究表翳，潮入m n o 甏w 数使q m 蕊撬 高到1 6 0 0 ，同时i ( 3 l = o3 6 ，- d 3 l = 1 3 3 p c n 。 1 3 。3 四元系援逛羯瓷豺霉! 近些年来，为了寻求新的高性能压电陶瓷材料以用于各种不同的场合，人们又 在三元系的蕊i i t i _ 1 ：发展了四元系压电陶瓷。四元系臌电陶瓷材料能获得高k 口、嵩 q m 、高分电、赢绣顽场e c 穗高机械强度，低强耗、低裂纯、稳定链婷、烧结溅麓 低、工艺缝静翁特点。觚豢阕酶资辩来餐，已靥予霰w 蔫予超声马逸的西元系惩瞧 陶瓷主要有： p b ( m g j 3 n b 2 t 3 ) a ( m n l 3 n b 2 a ) b t i c z r 0 0 3 浆1 4 2 | 4 3 】( 湖北大学，武汉工大等) 珀( m n l 格轴2 茫) a ( m g l 培n b 嬲b t i c z r d 0 3 系l “( 基_ 奉n e c 公司) p b ( n i l 3 n b 2 1 3 ) a ( z n l a n b 2 3 ) m t i c z r d 0 3 系”瓠( 日本专利，广东佛陶熊团1 p b ( z n l 口卜m 2 ，3 ) a ( s n l 舟n b ) b t i c z r d 0 3 系( 日本松下电气公司p c m 罐0 1 确q 毡l $ s b ) c o l 疗s b 粥b 毯c z r d 0 3 系1 4 6 誓涛华大学p m s - p c s p z 斡 p b ( m g 】，3 ) a ( n i 8 n b 2 目) b 蚤c z r d 0 3 系阢4 7 1 精华大学p m n - p n n - p z t ) p b ( n i u 2 w u 2 ) o s p b ( m n l ，3 n b 2 ，3 ) 0 3 一p b ( z r , t i ) 0 3 1 4 8 1 ( s e m y u n gu n i v e r s i t y ) 上海大学硕士学位论文：超；g - 5 达用压电陶瓷p m s - p z p t 体系的改性研究 1 3 ，4 各体系的特点以及本文选择p m s - p z p t 三元体系的理由 以p z t 为基础发展起来的三元系压电陶瓷的特点是：烧结温度降低，p b o 的挥发少，容易获得气孔率小、均匀致密的陶瓷；加入主要成分中的各种固 溶物能够大幅度的改善陶瓷的介电和压电性能；p z t 由正方晶相转变为三方 晶相的相界是一个点，而三元系的相界为一条线，使得性能可在更大的范围 内加以调整，能得到比p z t 更为优异的压电陶瓷材料组成。但一般不可能k p 、 q m 都高，总是一个高，另一个就低。 四元系能在更宽的范围内调节其性能，且能获得高k p 、q m 和高机械强度 并且具有压力对压电性影响不大，e 随温度变化小以及容易烧结等优点，但 工艺较三元系难控制，重复性不好，容易形成第二相，相图等各方面的分析 较三元系既复杂且不方便。 目前，国外的超声马达基本上都采用已商业化的大功率压电陶瓷材料。美国主 要用维尼特隆( v e r n i t r o n ) 公司p z t 系列的硬性压电陶瓷材料p z t 4 和p z t 8 。日本 主要用松下公司的p c m 系列产品，p c m 5 和p c m 一8 0 。另外还有英国的p x e 等， 国内主要有p 一4 2 和p 一8 1 等。这几种压电陶瓷的性能列于表1 1 。 值得一提的是，不管是二元系、三元系，还是四元系的压电陶瓷，目前研究最 多的还是添加取代和掺杂改性，以此来获得不同用途的压电陶瓷材料。例如，通过 添加s ，取代p b 2 + ，掺入m n 0 2 、c e o z 进行改性等，可获得性能较好的超声马达用 压电陶瓷材料。 不过，p m s p z p t 三元系压电，具有三元系的优点，如烧结致密，重复性 表i - i 几种常见的超声马达用压电陶瓷材料的性能 t a b l e l 一1p r o p e r t i e so f s o m ec e r a m i c su s e df o ru s m 墅堑! 堂盘! 塾塑 蜓e 竺业蜓2 里塑 p z t - 4o 5 80 3 3o41 3 0 0 5 0 02 8 51 2 2 03 0041 0 0 01 0 0 0 2 2 59 7 03 815 t 9 5 07 04 2 31 8 6 o3 5o 51 2 0 02 0 0 0 2 7 31 2 2 0 ，3 40 ，0 1 61 8 0 08 0 1 6 9 0 3 300 2 51 2 0 01 0 0 0 1 1 9 0 3 2o 0 0 6 t 3 0 05 0 0 2 5 01 2 0 02 9o 0 0 5 1 0 0 08 0 02 0 0 9 0 0 | 3 4o 0 0 3 81 4 6 1 1 3 7 0 4 0 915 0 ”弱 鲋如 o 0 o o 0 0一一一一一嘲 上海大学硕士学位论文：超声马达用压电陶瓷p m s p z ，p t 体系的改性研究 好，同时也是k p 、q m 都高的压电陶瓷体系1 4 9 州1 ，即兼有四元系的优点，且稳 定性好5 ”。综合以上所叙，本文选择了p m s p z p t 三元体系作为研究对象，并 主要从掺杂方面来进行改性。 i4 本课题研究的主要内容 由于超声马达诸多的优点，8 0 年代以来逐渐成为国内外研究的热点，但是，从 查阅的文献来看，目前对超声马达的研究主要侧重于马达本身的理论，结构设计， 驱动控制，振动模拟和优化等方面，而针对于超声马达用的新材料的开发和材料 特性的研究报道则较少。本论文就超声马达用的压电陶瓷进行了研究。 因为锑锰锆钛酸铅系压电陶瓷x p b ( m n i 3 s b 狮) 0 3 - y p b z r 0 3 z p b t i 0 3 ( p m s p z t ) 的 特点是耦合系数可在很宽的范围内调节，q m 值最高可达到5 3 0 0 ，介质损耗小，谐 振频率的时间温度稳定性好，其性能还可以通过适当地掺杂取代改性，重复性好， 因此本文选择了该体系，通过改变p m s 的含量找到性能优良的组分，并在此基础上 通过硬性和软性掺杂来优化材料的性能。因此本论文的主要内容包括以下几个方面： 1 p m s 含量对p m s p z t 三元系压电陶瓷电性能、微观结构以及准同型相界的影 响： 2 软性掺杂n b ”对p m s p z t 三元系压电陶瓷压电性能、介电性能的影响； 3 硬性掺杂n i o 对p m s p z t 三元系压电陶瓷压电性能、介电性能的影响； 4 硬性掺杂f e ：2 0 3 对p m s p z t 三元系压电陶瓷压电性能、介电性能的影响。 本章主要参考文献 1t a s h i k u s a s h i d a ，t a k a s h ik e n j o ，a ni n t r o d u c t i o nt ou l t r a s o n i cm o t o r s ，o x f o r d ， c l a r e n d o n p r e s s ，1 9 9 3 ，p 1 ，p1 7 2 3 2s u e h a ，yt o m i k a w a ，mk u r o s a w a ，u l t r a s o n i cm o t o r s , o x f o r d ，c l a r e n d o np r e s s ， 1 9 9 3 ，p 4 5 3t a k e s h i m o r i t a ，t o s h i k in i i n oa s a m a ，r o t a t i o n a lf e e d t h r o u g hu s i n gu l t r a s o n i c m o t o rf o rh i g hv a c u u m c o n d i t i o n ，v a c u u m , 2 0 0 2 ，6 5 ( 1 ) ，p8 5 9 0 4w i l l i a m s aa n dw b r o w n p i e z o e l e c t r i cm o t o r p u s - p a t e n t2 ，4 3 9 4 9 9 ，1 9 4 2 5 指田年生，超音波- t ：一步。试作 j ，应用物理，v o l5 1 ，n o6 ，1 9 8 2 ，p 7 1 3 7 2 0 6 指田年生，超音波乇一夕开发 j 】，m & e ，n o 2 ，1 9 8 4 ，r 7 4 。7 9 7 r h a g e d o r n a n dj w a l l a s c h e k ，t r a v e l l i n g w a v eu l t r a s o n i c m o t o r s ，p a r t y i ，a 上海大学硕士学位论文：超声马达用压电陶瓷p m s - p z - p t 体系的改性研究 n u m e r i c a jm e t h o df o rt h ef l e x u r a lv i b r a t i o n s o fs t a t o r , j o u r n a io fs o u n da n d v i b r a t i o n ，1 9 9 2 ，1 6 8 ( 1 ) ，p1 1 5 1 2 2 8t a k a s h im a e n o ，t a k a y u k it s u k i m o t o ，a k i r am i y a k e ，f i n i t e e l e m e n ta n a l y s i so f t h e r o t o r s t a t o rc o n t a c ti na r i n g - t y p e u l t r a s o n i c m o t o r , i e e et r a n s a c t i o n o n u l t r a s o n i c s ，f e r r o e l e c t r i c s ，a n df r e q u e n c yc o n t r o l ，1 9 9 2 ，3 9 ( 6 ) ，p6 6 8 - 6 7 4 9h i r o s h ih i r a t aa n ds a d a y u k iu e h a ，e s t i m a t i o no fr e v o l u t i o ns p e e dc h a r a c t e r i s t i c so f u l t r a s o n i cm o t o ru s i n gt h es t r e s sd i s t r i b u t i o no ft h er o t o r , 1 4 “i n t e r n a f i o n a l c o n f e r e n c eo na c o u s t i c s ，b e i j i n g ，c h i a n ，19 9 2 ，pc 5 一l 10 m k i n o u c h i ，ih a y a s h i ，n1 w a t s u k i ，e ta l ，a p p l i c a t i o no ff u z z yp ic o n t r o lt o i m p r o v e t h e p o s i t i o n i n ga c c u r a c y o fa r o t a r y - l i n e a r m o t o rd r i v e n b y t w o d i m e n s i o n a lu l t r a s o n i ca c t u a t o r s ，m i c r o p r o c e s s o r sa n dm i c r o s y s t e m s ，2 0 0 0 ， 2 4 ( 2 ) p1 0 5 1 1 2 l1t o m o n o b us e n y u ，h i r o s h im i y a z a t o ，s a t o r uy o k o d o ，e t a l ，s p e e d c o n t r o lo f u l t r a s o n i cm o t o r su s i n gn e u r a ln e t w o r k , i e e et r a n s a c t i o n so np o w e re l e c t r o n i c s 1 9 9 8 ，1 3 ( 3 ) ，p 3 8 1 3 8 7 1 2 f a a j e n gl i n ，r o n g - j o n gw a i ，r o u y o n gd u a n ，f u z z y n e u r a ln e t w o r k sf o r i d e n t i f i c a t i o na n dc o n t r o lo f u l t r a s o n i cm o t o rd r i v ew i t hl l c cr e s o n a n t t e c h n i q u e 脏et r a n s a c t i o n so ni n d u s t r i a le l e c t r o n i c s ，1 9 9 9 ，4 6 ( 5 ) ，p 9 9 9 1 0 1 l l3t o m o n o b u s e n i y u ，s a t o r uy o k o d a y j s h j h i k og u s h i k e n 、p o s i t i o n c o n t r o lo f u l t r a s o n i cm o t o r su s i n gv a r i a b l es t r u c t u r et y p ea d a p t i v ec o n t r o l ，i e e ea n n u a l p o w e re l e c t r o n i t ss p e c i a l i s t sc o n f e r e n c e ，1 9 9 8 ，p1 8 6 0 1 8 6 6 1 4io k u m u r sa n dh m u k o h j i m a as t r u c t u r eo fu l t r a s o n i cm o t o rf o ra u t of o c u s l e n s e s c ，m o t o rc o n f e r e n c e ，l9 8 7 ，p7 5 8 4 15y o s h i r ot o m i k a w a ，e ta l ，c o n s t r u o r i o no fu l t r a s o n i cm o t o r sa n dt h e i r a p p l i c a t i o n 、 j a p a n e s ej o u r n a lo f a p p l i e dp h y s i c s j ，v 0 1 2 7 ，s u p p l e m e n t 2 7 - l ，1 9 8 8 ，p 1 9 5 - 1 9 7 】6 y o s e p hb a r c o h e n ，e ta l ，d e v e l o p m e n to f a nu l t r a s o n i cs o l i ds t a t em o t o rf o rs p a c e a p p l i c a t i o n s s ，ap r o p o s a lt ot h ej p ld i r e c t o r sd i s c r e t i o n a r yf u n d ，f y 9 4 ，i v i t , p 1 1 l 1 7rl el e t t y , e ta 1 u l t r a s o n i cm o t o r s c o n s t r u c t i o n sa n da p p l i c a t i o n s t e c h n i c a l r e p o r t s ，c e d r a tr e c h e r c h ec o m p a n ya n dm a g s o b t c o r p ，1 9 9 1 ，p 1 - 8 18r e nj a c q u e s ，t h es e i k os i l e n ta l a r m w a r c h ，c a l i p e r9 m 2 1 ac e n t e rt e c h n i q u ed e l i n d u s t r i eh o r l o g e r e s ，n o t e9 15 0 6 4 ，1 9 9 1 ，p1 - 1 9 19r m ，m o r o n e x e ta l ，u l t r a s o n i cm i c r o m o t o r s c ，19 8 9 正e e u l t r a s o n i c ss y m p o s i u m 1 9 8 9 ，p7 4 5 7 4 8 2 0t a k a n ot a p p l i c a t i o no fu l t r a s o n i cm o t o ru s i n gam u l t i m o d ev i b r a t o r j j a p a n e s e j o u r n a lo f a p p l i e dp h y s i c s ，1 9 8 9 ，2 8 ( 1 ) 1 6 4 - 1 6 6 21m i n o r uk u r o s a w a ，e ta l ，ac y l i n d r i c a lu l t r a s o n i cm i c r om o t o rb a s e do np z tt h i n 1 3 上海大学硕士学位论文：超声马达用压电陶瓷p m s p z - p t 体系的改性研究 f i l m c ，1 9 9 4i e e eu l t r a s o n i c ss y m p o s i u m ，1 9 9 4 ，p5 4 9 5 5 2 2 2a n i t amf l m n ，e ta l ，p i e z o e l e c t r i cm i c r o m o t o r sf o rm i c r o r o b o r t s s ，r e s e a r c h r e p o r t ，m a s s a c h u s e t t s i n s t i t u t eo ft e c h n o l o g ya r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c el a b o r a t o r y , 1 9 9 2 ，p1 8 2 3js s c h o e n w a l d ，e ta l ，e x p l o i t i n gs o l i ds t a t eu l t r a s o n i cm o t o rf o rr o b o t s c ，1 9 8 8 i e e eu l t r a s o n i c ss y m p o s i u m ，1 9 8 8 ，p513 - 5 17 2 4t o m i k a w ayd e v e l o p m e mo fu k r a s o n i cm o t o r s c 尹s m a r ta c t u a t o rs y m p o s i u m a ti c a tt h ep e n n s y a n t as t a t eu n i v e r s i t y , 1 9 9 4 ，4 2 5 王树昕，董蜀湘等，压电陶瓷材料对超声马达性能的影响 刀压电与声光，2 0 0 0 ， v o l2 2 ( 1 ) 2 6lxh ea n dce l i e f f e c t so fa d d i t i o no fm n oo np i e z o e l e c t r i cp r o p e r t i e so fl e a d z i r c o n a t et i t a n a t e j jm a t e rs c i3 5 ( 2 0 0 0 ) ：2 4 7 7 2 4 8 0 2 7st a k a h a s h i sh i r o s ea n dku c h i n o s t a b i l i t yo fp z tp i e z o e l e c t r i cc e r a m i c su n d e r v i b r a t i o nl e v e lc h a n g e j ja mc e r a ms o c 1 9 9 4 ，7 7 ( 9 ) ：2 4 2 9 - 2 4 3 2 2 8st a k a h a s h ia n ds h i r o s ev i b r a t i o n l e v e lc h a r a c t e r i s t i e sf o r i r o n d o p e d l e a d z i r c o n a t e t i t a n a t ec e r a m i c j j p n a p p lp h y s 1 9 9 3 ，3 2 ( 5 b ) ：2 4 2 2 2 4 2 5 2 9 河合英正等，、_ ，一压鼋七于 ，z j 】n e c 技报，1 9 9 6 ，4 9 ( 1 0 ) ： 1 3 5 1 3 8 3 0 周桃生，压电陶瓷变压器材料的研究与发展【刀材料导报1 9 9 4 ，n o43 9 4 2 ， 31djl e e e t a l t h ep i e z o e l e c t r i c c h a r a c t e r i s t i c so fp z p t p m sc e r a m i c sw i t h a d d i t i o nc e 0 2f o rl a r g ed i s p l a c e m e n t a p p l i c a t i o n c ，1 9 9 8i e e ei n t 。lc o n l o n c o n d u c t i o na n db r e a k d o w ni ns o l i dd i e l e c t r i c 3 2 m m n a d o l i i s k y ，e t a l d i e l e c t r i c ，p i e z o e l e c t r i c a n d p y r o e l e c t r i cp r o p e r i t i e s o f p b z r 0 3 - p b t i 0 3 - p b ( m n m s b z ，3 ) 0 3 f e r r o e l e c t r i c s y s t e m j ，f e r r o e l e c t r i c s 19 9 2 v b l 】2 9 】4 】4 6 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 h i r o m uo u c h i j ，a m e rc e r a ms o c ，51 ( 1 9 6 8 ) ：1 6 9 ， 早川茂，太内宏，西田正光，鼋子材料( 日) ，1 9 7 1 1 0 ( ：1 1 2 ， 大内宏，畏野腾夫，岩本健一，日本专利，特公昭4 2 9 7 1 6 ( 1 9 6 7 ) 大内宏等，日本专利，特公昭4 2 2 5 1 6 ( 1 9 6 7 ) ；4 4 1 7 1 0 3r 1 9 6 9 ) ；4 5 1 5 3 4 4 ( 1 9 7 0 ) ； 4 6 4 2 1 8 ( 1 9 7 1 ) ；4 7 - 1 2 4 7 7 ( 1 9 7 2 ) 大内宏等，日本专利，特公昭4 4 2 6 5 0 8 ( 1 9 6 9 ) ；4 6 1 6 6 3 2 ( 1 9 7 1 ) j hy o o ，h sy o o n ，khy o o ne t a 1 p i e z o e l e c t r i cc h a r a c t e r i s t i c so fp m n p z t c e r a m i c sf o r p i e z o e l e c t r i ct r a n s f o r m e r c 1 9 9 8 i e e eu l t r a s o n i c s y m p o s i u m ， 9 8 l 一9 8 4 hic h a e e t a l v i b r a t i o nl e v e ld e p e n d e n c eo f p i e z o e l e c t r i cc o n s t a n ti np t p z p c n s y s t e mc e r a m i c c ，1 9 9 4i e e ep r o c o ft h e 4 “i n t lc o n l o n p r o p e r t i e s a n d a p p l i c a t i o no f d i e l e c t r i cm a t e r i a l s 1 4 上海大学硕士学位论文：超声马选用压电陶瓷p m s p z - p t 体系的改性研究 4 0 坪内兽夫，大野留治等，日本专利，特公昭4 6 1 7 5 5 4 ( 1 9 7 1 ) ；4 6 1 9 6 5 1 ( 1 9 7 1 ) 4 7 1 2 1 1 6 ( 】9 7 2 ) 4 1 4 2 4 3 4 5 4 6 4 7 st a s h i r o m i k e h i r oa n dh i g a r a s h i i n f l u e n c eo ft e m p e r a t u r er i s ea n dv i b r a t i o nl e v e l o ne l e c r o m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fh i g h - p o w e rp i e z o e l e c t r i cc e r a m i c s j j p nja p p l p h y sv o l3 6 ( 19 9 7 ) ：3 0 0 4 3 0 0 9 周桃生，邝安祥一种大功率压电陶瓷变压器材料的研究 j 硅酸盐学报1 9 9 2 ， 2 0 ( 4 ) ：3 3 2 3 3 7 一 崔万秋，周静，刘舒曼p m m n 四元系压电陶瓷结构与性能的研究 j 功能材料 19 9 5 ，2 6 ( 4 ) ：31 7 - 3 2 0 s t a k a h a s h i ，y s a s a k i ，k h i d e m a s ae ta l h i g h - p o w e r p i e z o e l e c t r i cc h a r a c t e r i s t i c si n p b ( m n l 3 s b 2 月) 0 3 一p b ( m g t s n b 2 3 ) 0 3 p b 0 3 s o f i ds 0 1 u f i o n s y s t e m i c ， i e e e i n t e r n a t i o n a ls y m p o s i u mo n a p p l i c a t i o n so f f e r r o e l e c t r i c sv1a u g1 8 - 2 1 1 9 9 61 9 9 6 s p o n s o r e db y ：i e e e i e e e p3 0 9 - 3 1 2 蔡晓峰，p z n p n n p z t 体系压电陶瓷 j 】，压电与声光，v 0 1 2 0n o 4a u g 1 9 9 8 顾威等，高q m 、低损耗压电陶瓷材料的研究 j 】，硅酸盐通报1 9 9 4 ( 3 ) z l g u i ，w z h o n g ，s x d o n ge ta 1 i n v e s t i g a t i o no n p i e z o e l e c t r i cc e r a m i c sw i t hh i g h d 3 3 ，d 3 】f o ran e wt y p eo fr o t a t i o n s t e p p e rm o t o r c 1 e e