锰掺杂量对0.96K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-0.04Bi_(0.5)Na_(0.5)ZrO_3无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统固相烧结法制备0.96K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-0.04Bi_(0.5)Na_(0.5)ZrO_3+xMnCO_3(简称为0.96KNN-0.04BNZ+xMn,x=0,0.1%,0.3%,0.5%,0.7%,质量分数)无铅压电陶瓷,研究了锰掺杂量对该无铅压电陶瓷晶相结构、显微结构、压电和介电性能的影响。结果表明:0.96KNN-0.04BNZ+xMn陶瓷具有纯钙钛矿结构,随着x的增加,陶瓷相从正交-四方两相共存转变为正交相,体积密度、压电常数、机电耦合系数和介电常数先增后降,机械品质因数增大,而介电损耗角正切、剩余极化强度、矫顽场和居里温度降低;当x为0.3%时,陶瓷的综合性能最佳。     

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷的研究进展

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷是目前应用前景最广阔的一类无铅压电陶瓷,本文综述了无铅压电陶瓷的发展概况,系统地概括了国内外从离子掺杂、添加第二组元形成固溶体和晶粒定向生长形成织构陶瓷3个方面对改善Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷性能的研究现状,对无铅压电陶瓷的发展进行了展望。     

(0.94-y)Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3-yBiCrO_3陶瓷的制备与性能

用固相合成法制备了(0.94-y)Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3-yBiCrO_3无铅压电陶瓷。讨论BaTiO_3固定量的前提下,BiCrO_3的添加对陶瓷的各项性能的影响。测试结果证明:少量BiCrO_3的加入对所制备的陶瓷结构、形貌影响不明显;样品中BiCrO_3的含量为0.02时,制备的试样的各项性能取得了较好的值。     

0.95K_(0.47)Na_(0.47)Li_(0.06)NbO_3-0.05Ba_xSr_(1-x)TiO_3无铅压电陶瓷的微观结构与性能

采用传统的陶瓷制备技术制备了0.95K0.47Na0.47Li0.06NbO3-0.05BaxSr1-xTiO3体系无铅压电陶瓷,研究了该体系陶瓷的微观结构与压电、介电性能。结果表明:在1 165℃烧结4 h的条件下,该体系陶瓷能形成单一的钙钛矿型结构;随着x值的增大,陶瓷的压电、介电性能先增后降,并在x为0.85时性能达到最佳,其压电常数为136 pC/N,机电耦合系数为39%,机械品质因数为146,介电常数为1 327,介质损耗为0.021。     

掺杂CuO的（1-x）Ca0.61Nd0.26TiO3+xNd(Mg1/2Ti（1/2）)O3复合陶瓷的微波介电性能

采用固相合成法制备了掺杂CuO的(1-x)Ca0.61Nd0.26TiO3+xNd(Mg1/2Ti1/2)O3微波介质复合陶瓷材料,研究了不同成分复合陶瓷烧结后的密度、微观结构以及介电性能的变化规律。结果表明:随着x值的增大,复合陶瓷的介电常数呈下降趋势,Q.f值逐渐升高,谐振频率温度系数由正变为负,且在0.3相似文献   

BiFeO_3掺杂0.94Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3压电陶瓷的相结构及电学性能

采用固相反应烧结工艺制备了(1-x)(0.94Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3)-xBiFeO_3(BNBT6-xBF,0.02≤x≤0.10,x为物质的量分数)无铅压电陶瓷,研究了BiFeO_3掺杂量(即x)对陶瓷晶体结构,介电、铁电和场致应变性能的影响。结果表明:制备得到的BNBT6-xBF陶瓷均为纯钙钛矿结构;当x0.08时,陶瓷晶体结构仍然处于准同型相界,当x=0.09时,陶瓷晶体结构开始向伪立方相转变;掺杂BiFeO_3有利于提高陶瓷的介电常数;随着BiFeO_3掺杂量的增加,陶瓷从铁电相向弛豫铁电相转变,铁电性能不断被削弱;陶瓷的场致应变先增大后减小,在x=0.09时达到最大,为0.28%,其等效压电常数为440pm·V~(-1)。     

(Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(4.8)(Sm_(1-β)La_β)_(8.8)Ti_(18)O_(54)(β=0.1～0.5)陶瓷的微波介电性能

采用固相合成法制备了(Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(4.8)(Sm_(1-β)La_β)_(8.8)Ti_(18)O_(54)(β=0.1～0.5)系列微波介质陶瓷,并对其进行了物相组成、显微结构分析和微波介电性能测试。结果表明:当β≤0.4时,(Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(4.8)(Sm_(1-β)La_β)_(8.8)Ti_(18)O_(54)陶瓷为单相柱状的类钙钛矿钨青铜结构固溶体;当β0.4时,陶瓷内出现第二相BaTi_6O_(13);随着La~(3+)含量的增加,陶瓷的介电常数ε_r和谐振频率温度系数τ_f单调上升,品质因数Q_f线性减小;当β=0.4时陶瓷的微波介电性能最佳,ε_r=100.23,Q_f=5 110 GHz,τ_f=19.3×10~(-6)/℃,其ε_r值远高于Ba_(6-3x)Sm_(8+2x)Ti_(18)O_(54)陶瓷的,且谐振频率温度系数近似为零。     

Sr2Nb2O7铁电陶瓷的高温电阻性能

采用固相合成法制备了Sr_2Nb_2O_7粉体并应用二步法织构烧结工艺制备得到Sr_2Nb_2O_7陶瓷,研究了陶瓷的显微组织、物相组成以及电阻率随温度及时间的变化。结果表明:陶瓷为纯相,组织为板状晶粒,晶粒沿着加压方向取向良好;陶瓷的高温电阻率随温度的升高而下降,在800℃保温125h时,垂直试样(其面法线方向垂直于加压方向)的电阻未发生退化;在980℃和1 000℃下,垂直试样均发生了电阻退化行为,且分别在保温20,1h后出现了击穿现象;在1 000℃下,平行试样(其面法线方向平行于加压方向)因晶界数量较多,其电阻率退化时间较长。     

Ba(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_3基复相陶瓷的制备与介电性能

采用粉末烧结法制备了添加不同质量分数(10%~40%)玻璃的Ba(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_3基复相陶瓷,利用X射线衍射仪、扫描电镜、阻抗测试仪等研究了其微观结构和介电性能。结果表明:该复相陶瓷的主晶相为立方钙钛矿结构的Ba(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_3相,随着玻璃添加量的增加,复相陶瓷的晶粒尺寸逐渐减小,孔隙率降低;不同玻璃含量复相陶瓷均具有良好的介电性能,其相对介电常数和介电损耗角正切均随玻璃添加量的增加而降低;添加40%玻璃的复相陶瓷击穿场强最大,为296kV·cm~(-1),添加10%玻璃的储能密度最大,为1.324J·cm~(-3),晶界相对改善Ba(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_3基复相陶瓷的击穿场强起主要作用。     

B_4C陶瓷固-液协同烧结动力学和致密化模型

采用固-液协同烧结方法在不同烧结参数下制备了不同原料配比的B4C陶瓷,研究了烧结温度和烧结时间对其线收缩率的影响、原料配比和烧结温度对表观活化能的影响;进行了固-液协同烧结动力学分析,建立了综合考虑烧结温度、烧结时间、原料配比、压坯密度的固-液协同烧结致密化模型并进行了精度分析。结果表明:固-液协同烧结致密化模型烧结密度预测值和烧结密度试验值之间具有较高的正相关性,且两者的平均相对误差绝对值小于20%,该模型能很好地描述B4C陶瓷固-液协同烧结过程中烧结密度与烧结时间、烧结温度、原料配比的关系。     

非铅基压电陶瓷体系的研究及进展

说明了铅基压电陶瓷与环境保护的不协调性以及锆钛酸铅 (Pb(Zr,Ti)O3 )系列材料的不足。系统地总结了目前已有的和研究中的非铅基压电陶瓷体系 ,介绍了各体系展开的研究工作 ,归纳了成功的经验。详细论述了钛酸铋钠 ((Na0 .5Bi0 .5)TiO3 )为基的系列无铅压电陶瓷材料体系和铋层结构材料 ,并针对这两个体系阐述了在各自的研究中有待进一步解决的问题。     

压电陶瓷微纳米伸缩量测试系统

介绍了一种压电陶瓷的微纳米伸缩量的测试系统。该系统是通过调节加在陶瓷管内外管壁上的电压变化来实现陶瓷管的伸缩,其驱动电压由计算机编程并经过D/A转换后输出,再依次通过低压和高压放大后加在陶瓷管壁上。压电陶瓷的伸缩量则由电感测微仪进行测定。实验结果表明,利用该系统可以很方便地测量压电陶瓷管的伸缩,其伸缩量随着电压的变化而变化,但并非成简单的线性关系,而是呈一条曲线。     

Microstructure and electrical properties of NaNbO3-BaTiO3 lead-free piezoelectric ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics (1 − x) NaNbO3-xBaTiO₃ have been fabricated by a traditional ceramic sintering technique. The effects of BaTiO₃ (BT) synthesized by hydrothermal method on crystal structure, density, dielectric, piezoelectric, and electromechanical properties were investigated. Results show that the phase structure transforms from the orthorhombic phase to the tetragonal phase with the increase of the content of BT, and the two phases co-exist when 0.08<×⩽0.10. However, the optimum composition for (1 − x)NaNbO₃-xBaTiO₃ ceramics is 0.90NaNbO₃-0.10BaTiO₃. The 0.90NaNbO₃-0.10BaTiO₃ ceramics sintered at 1250°C have higher properties: piezoelectric constant d ₃₃ of 120 pC/N, dielectric constant ε_τ of 718, planar electromechanical coupling factor k _p of 24%, planar frequency N _d of 3 MHz·mm, and the mechanical quality factor Q _m of 138, respectively. The results show that the (1−x)NaNbO₃-xBaTiO₃ ceramics is one of the promising lead-free materials for high-frequency applications.     

PbZrTiO3迟滞特性及控制研究

本文全面论述了压电陶瓷的基本原理及其特性、驱动方法等。并设计了压电陶瓷迟滞特性的开环测量方案。测量过程中应进一步调整光学平台的稳定性,以及光电接收放大器的设计。并结合实验分析了PZT压电陶瓷产生迟滞非线性的成因。对PZT采用过度驱动的方法。经过多次反复调节、多次振荡调节、多个周期的电压来回变化。采用衰减的方式进行加压、减压控制。得到精密位移控制曲线。     

压电陶瓷多试样同步极化装置

实验室中制备压电陶瓷需要对每个不同尺寸和组分的试样单独进行极化,非常繁琐耗时且一致性差。笔者提出了一种新的极化装置结构,该装置可夹持多个不同材料和厚度的陶瓷试样。并可对每个陶瓷试样独立施加不同的电场进行同步极化,给出了极化夹具、加热与保温系统、绝缘与安全设施等关键核心部件的设计结果,研制了新型压电陶瓷极化装置原理样机,并进行了多陶瓷试样的同步极化实验。     

压电驱动器迟滞非线性的分数阶建模及实验验证

存在于压电陶瓷全工作范围内的迟滞非线性特性,往往会导致压电陶瓷执行器的系统精度下降、振荡,甚至造成系统的不稳定。针对周期性的正弦输入信号,提出一种基于分数阶算子的迟滞建模方法。首先,在分析压电特性和分数阶算子特性的基础上,采用结构简单参数少的分数阶算子来描述压电陶瓷的迟滞特性;然后,搭建了基于dSpace的压电驱动微位移定位实验平台;最后,将基于分数阶算子的迟滞建模方法应用于压电驱动微位移定位平台中,对压电陶瓷的迟滞非线性特性进行辨识。实验结果表明采用基于分数阶的迟滞模型(FOM)比传统的Prandtl-Ishlinskii模型(PIM)及其改进的增强型Prandtl-Ishlinskii模型(EPIM)更有优势;在低频段,FOM模型比PIM模型和EPIM模型精度略有提高,但是在高频段,FOM模型比PIM模型和EPIM模型精度则提高显著。在输入频率为100HZ的情况下,所提出的FOM模型较PIM模型的均方根误差(RMSE)值精度提高69.84%,较EPIM模型的RMSE值精度提高68.88%。     

可调频Helmholtz共振器声学性能

传统的Helmholtz共振器属于被动消声结构,只要结构确定,其消声频率就被确定,然而,实际噪声环境中,频率经常发生改变。针对这种情况,设计出一种可调频Helmholtz共振器。利用压电陶瓷替代Helmholtz共振器的刚性背板,通过调节施加在压电陶瓷上的电压,改变其腔体体积,使得消声频率偏移。结果表明,压电陶瓷在施加400V电压后,可以产生0.515mm的位移;Helmholtz共振器在不同电压下,共振频率偏移了80Hz;设计的自适应控制程序可适应频率多变的噪声环境。     

压电梁弯曲振动振幅分布特性的实验研究

对压电梁进行了弯曲振动模态有限元分析,讨论了压电陶瓷片与梁的组合方式对压电梁弯曲模态的影响,在此基础上,对压电梁B1和B3阶弯曲模态、振幅分布进行了实验研究。结果表明,当压电梁振动阶数较高时,陶瓷片的横向布置对梁的振动特性影响很小。研究结果对压电驱动技术具有指导意义。     

菱形压电微位移放大机构的设计

为提高叠层压电陶瓷作动行程,并使之具有往复对称作动的特性,提出一种基于三角放大原理的菱形压电微位移放大机构。该机构以叠层压电陶瓷作为驱动元件,利用三角位移放大原理,在放大叠层压电陶瓷位移输出的同时,实现在平衡位置两侧的双向主动输出。提出了相应的驱动方法,实现了对该机构输出方向和大小的控制。分析了机构的工作原理,通过解析计算得到该机构的理论放大倍数为2.9,与所建立有限元模型通过仿真计算得到放大倍数2.5相近。制作了试验样机并进行了试验验证,结果显示:该机构在驱动电压为200V时最大输出位移为(32±16)μm,对叠层压电陶瓷位移输出的放大比例为2.4倍,与理论计算相近;频率响应试验表明信号频率对位移输出影响较小。提出的设计方案实现了位移放大和位移双向主动输出这两个预期目标。