压电马达用压电陶瓷的研究

采用传统的电子陶瓷工艺制备了高性能四元系压电陶瓷 (PZN- PMS- PZT- r Mn O2 )。考察了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷的介电性能和压电性能的影响 ,即室温介电常数 ε、介电损耗 tanδ、居里温度 Tc、机电耦合系数 kp、压电常数 d33和机械品质因数 Qm。随着 Mn含量的增加 ,ε和 tanδ均减小 ;由于内偏置场的影响 ,居里温度 Tc随锰含量的增加而增加。kp 和 d33随 Mn含量的增加而减小 ;而 Qm 表现出较复杂的变化规律 ,随 Mn含量的增加 Qm先增加 ,当 r=0 .2 %时 ,达到最大值 10 0 0 ,当 r>0 .2 %时 ,Qm 下降。实验结果表明 :当 r=0 .2 %的锰掺杂压电陶瓷比较适合制作压电马达 ,其压电性能为 ε=12 0 0、tanδ=0 .0 0 4、Tc=349°C、kp=0 .6 0、d33=380 p C/ N和 Qm=10 0 0     

Φ1.8mm棒状压电陶瓷微马达的研究

提出一种低成本、结构简单 ,直径为 1.8mm的摆头式棒状压电微马达。阐述了压电微马达的驱动机理、部分制作工艺及工作特性。该压电微马达的换能激振部分采用外形尺寸 1.8mm× 8mm的压电陶瓷圆棒 ,马达整体装配外形尺寸 1.8mm× 12 mm ,质量不足 0 .2 5 g,稳定工作频带宽 ,约为 3k Hz,最高空载转速不低于5 0 0 r/ min。     

￠1.8 mm棒状压电陶瓷微马达的研究

提出一种低成本、结构简单,直径为￠1.8mm的摆头式棒状压电微马达。阐述了压电微马达的驱动机理、部分制作工艺及工作特性。该压电微马达的换能激振部分采用外形尺寸￠1.8 mm×8 mm的压电陶瓷圆棒,马达整体装配外形尺寸￠1.8 mm×12 mm,质量不足0.25 g,稳定工作频带宽,约为3 kHz,最高空载转速不低于500r/min。     

PNW对PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了PNW-PMS-PZT四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明所有陶瓷样品的相结构为纯钙钛矿相结构;随着PNW含量的增加,陶瓷晶粒逐渐长大;研究了室温下PNW含量对介电性能和压电性能的影响,实验表明,随着PNW含量的增加,介电常数rε、机电耦合系数kp和压电常数d33先增加,PNW含量为0.02 mol时分别达到最大值,然后降低;随着PNW含量的增加,介电损耗tanδ一直增加,机械品质因数Qm和居里温度TC始终降低。PNW含量为0.02 mol的压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器。其性能为:rε=2 138,tanδ=0.005 8,kp=0.61,Qm=1 275,d33=380 pC/N和TC=205℃。     

PMS-PZT压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了PMS-PZT三元系压电陶瓷,分析了其粉体和陶瓷样品的相结构组成,测试结果表明在预烧粉体中随着PMS含量的增加,焦绿石相也增加,在所有陶瓷样品中均为100%的钙钛矿结构;研究了室温下PMS含量对相对介电常数er、介质损耗tgd、居里温度tC、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm和压电常数d33的影响,实验表明随着PMS含量的增加,材料逐渐变硬,er、tC、kp和d33逐渐减少,tgd和Qm逐渐增加。     

压电微马达研究进展

利用网络和图书馆对国际上1996年至今的压电微马达研究进展进行了调研。分别介绍了压电薄膜陶瓷的行波、驻波类微马达的最新研究情况，同时也对一种具有与压电微马达特性相同的静电超声微马达的研究作了说明，最后给出了本实验室研制的压电陶瓷行波微马达的运动机理。     

压电超声微马达的研究

介绍了压电超声微马达在国内外的主要研究成果，比较了各类型微马达的优缺点，提出了作者发展压电微马达的几点建议。     

（Na1／2Bi1／2）TiO3—SrTiO3无铅压电陶瓷的介电,压电性能

研究了（Ｎａ１／２Ｂｉ１／２）ＴｉＯ３－ＳｒＴｉＯ３二元系无铅压电陶瓷的介电、压电性性。Ｓｒ＾２＋的引入对ＮＢＴ材料的常温介电系数、铁电相与反铁电相转变温度ＴＦＡ（１８０℃）以及居里温度ＴＣ（３００℃）的影响都不大,但却较大幅度地降低了ＮＢＴ材料的高顽场,从而使极化相对容易。（Ｎａ１／２Ｂｉ１／２）ＴｉＯ－ＳｒＴｉＯ３二元系的压电性能参数ｄ３３和ｋｔ分别达到１００ｐＣ／Ｎ和０．４５。     

镨掺杂对锆钛酸铅压电陶瓷性能的影响

用固相反应法制备了镨掺杂锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷,研究了镨掺杂对材料性能的影响。样品是在锆钛比为变量，镨含量为3％（摩尔比），制备工艺相同的条件下进行的。对其压电和介电性能测试结果表明：与未掺杂PZT相比，掺镨后的PZT相界发生了移动，即移向了富锆的一端，其在锆钛比约为1.17-1.27之间；居里温度Tc随锆钛比的增加而降低，在本研究的系统内，锆钛比最小和最大时分别为1.04和1.50，其相应的居里温度分别为330℃和278℃；压电系数d33、机电耦合系数kp及介电常数ε/ε0均在1．17处达最大值，d33=420pC/N,k0=0.53;极化前的ε/ε0达1400，极化后ε33^T/ε0达2000；介电损耗tanδ随锆钛比的增加呈上升趋势，而机器品质因数Qm大幅度下降，在锆钛比为1．17处达最小值75。     

BNKT BZN无铅压电陶瓷的制备及电学性能研究

采用传统固相法制备得到(0.8-x) Bi0.5 Na0.5TiO3-0.2Bi0.K0.5TiO3-xBi(Zn2/3 Nb1/3)O3(摩尔分数0≤x≤0.06)(简称(0.8-x)BNT-0.2BKT-xBZN)无铅压电陶瓷.利用XRD、SEM等测试技术表征了该体系陶瓷的晶体结构、表面形貌及介电和压电性能.研究结果表明,所有组分的陶瓷样品均形成典型的钙钛矿结构;同一烧结温度下,随着Bi(Zn2/3 Nb1/3)O3含量的增加,晶粒尺寸增加;在1 180℃烧结温度保温2h的条件下,组成为x=0.02的陶瓷样品经极化后,压电常数d33=48 pC/N,相对介电常数ε33T/ε0=598.9,介电损耗tan δ=0.048 45.     

NBT-KBT-NN无铅压电陶瓷性能研究

采用传统陶瓷的制备方法,制备出(1-x)Na0.44K0.06Bi0.5TiO3-xNaNbO3(x=0~0.10)的无铅压电陶瓷。X-射线衍射(XRD)分析表明,所研究的组成均形成纯钙钛矿(ABO3)型固溶体,其晶体结构则随NaNbO3含量的增加由三方转变为假立方结构,并最终转变为立方结构。陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料为弛豫型铁电体,随着NaNbO3的增加,材料的弛豫性增强;采用改进的居里-外斯定理可较好地描述材料的介电常数-温度关系。测试了不同组成陶瓷的压电性能,当NaNbO5含量为0.08 mol时,陶瓷的压电常数d33和平面机电耦合系数kp比基础组成略有下降,但其介电常数3Tε3/0ε和介质损耗tanδ则有较大程度的增加。     

PMZN系压电陶瓷材料合成工艺研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了钙钛矿结构的锆钛酸铅压电陶瓷材料(PZT)。然后用制得的PZT作为基料，合成PMZN压电陶瓷，探讨了PZT制备工艺对材料结构和性能的影响。结果表明：溶胶-凝胶法合成PZT粉制备的PMZN系压电陶瓷材料具有机电耦合系数高、介质损耗小、介电常数与机械品质因数适中等特点；溶胶-凝胶工艺降低了材料的烧结温度，改善了材料的介电与压电性能，提高了谐振频率。     

压电线性马达与纳米马达

国外对压电线性马达的研究已经进行了有些年了，并已有较为成熟的应用，它利用压电陶瓷基片或薄膜、电致伸缩材料等功能部件实现驱动。主要特征是能够提供较大的横向输出力。同时。又可能实现超高精度和小位移——毫米级的位移行程和原子级的精度。一般用空载速度、最大推进力、效率及其他一些参数来表表压电线性马达。该文首先介绍几种类型的压电线性马达。包括它们的结构、运行原理和特性等。然后再介绍纳米马达，应该指出，纳米马达是压电线性马达的发展。其特点是能够实现纳米级精度的位移。国外已经在精密仪器、航天航空、自动控制、办公自动化、微型机械系统、微装配、纳米定位等领域得到了实际应用。     

Sr取代硬性PMS-PZT压电陶瓷研究

采用常规固相反应法合成了Pb_1-xSr_x(Mn_1/3Sb_2/3)_0.05Zr_0.48Ti_0.47O₃+0.25%CeO₂+0.50%Yb₂O₃+0.15%Fe₂O₃ (PMS-PZT, x=0, 0.02, 0.04, 0.06)的三元系硬性压电陶瓷。采用X线衍射仪、准静态压电常数测试仪和铁电测试仪系统地研究了Sr取代对PMS-PZT陶瓷的相结构及电学性能的影响。实验结果表明,无Sr取代和有Sr取代的PMS-PZT压电陶瓷均具有单一的四方相晶体结构。当x=0.02时,PMS-PZT的性能最佳:d₃₃=415 pC/N,Q_m=522,T_C=291 ℃,k_p=0.64,ε_r=1 304,Pr=11.32 μC/cm²,Ec=9.05 kV/cm。     

压电陶瓷材料对超声马达性能的影响

考察了３种不同性能的压电陶瓷材料,即偏硬性的铌镁－铌锰－锆钛酸铅（ＰＭＭＮ－ＰＺＴ）、软件的铌镁－铌镍－锆钛酸铅（ＰＭＮ－ＰＮＮ－ＰＺＴ）和性能介于二者之间的经ＭｎＯ２添加改性的ＰＭＮ－ＰＮＮ－ＰＺＴ对压电马达性能的影响。利用这３种压电陶瓷材料作为一种摇头式压电超声马达的定子换能器,分别考察了它们对转速、力矩输出、效率和定子换能器的频带宽度等性能的影响。作为对比,也考察了研制的压电马达和日本同类压     

压电马达驱动控制电路的研究

分析和设计了一种频率可调式小型化压电马达驱动控制电路,能够输出单路和双路信号(相位差为90°),驱动控制驻波型和行波型压电马达,并实现了无线遥控,输出频率范围在0～150 kHz,输出电压可以通过改变变压器的匝数比进行调节.通过实验证实了这种驱动电路能够满足压电马达驱动的要求.     

探讨超声电机用压电陶瓷

简要介绍超声电机的工作原理及对压电陶瓷的性能要求，分析了3种压电陶瓷材料对超声电机性能的影响，确定了用于超声电机的压电陶瓷材料的性能指标，并对压电陶瓷材料的制备工艺进行了探讨性研究．     

平移式多自由度压电马达的研究

提出一种平移式多自由度压电马达结构,初步分析了该马达的驱动作用机理.用有限元法计算了马达的压电振子的工作模态,设计研制了试验装置并进行了实验研究.表明实验装置能够在平面内实现沿着近似成120°的3条直线运动,并能在平面内绕固定轴旋转.