Zusammensetzung des piezoelektrischen Keramikmaterials

Verschiedene Anwendungsbereiche haben unterschiedliche Leistungsanforderungen fürpiezoelektrische Keramikmaterialien. 1 Perovskit Piezoelektrisches Keramikmaterial, die chemische Formel ist Abo3, A ist ein positives Ion mit einem großen Radius, der +1, +2, +3 sein kann; B ist ein positives Ion mit einem kleinen Radius, der +3, +4, +5, +6 sein kann. Der Ionenradius der drei Ionen A, B und O können die folgende Beziehung erfüllen, um die Abo3 -Struktur zu bilden: Ra+Ro = T√2 (Rb+Ro, T ist ein Toleranzfaktor, kann im Allgemeinen Calcium zwischen 0,86 und 1,03 bilden. Titanerzstruktur Typische Formulierung: (1) 0,99 [PBTIO3 + 0,04 LA2 / 3TIO3] + 0,01 MnO2, Kalzinierungstemperatur beträgt 850 ° C, Wärmeerhaltung für 2 Stunden, Brandtemperatur beträgt 1240 ° C, Wärmekonservierung für 1 Stunde. 240, KP = 0,096, QM = 1050, NT = 2120 (2) Hochfrequenz (30 m-100 mc) Filter Porzellan PBTIO3+1WT%MnO2+1WT%PB3O4ε = 150, KP = 0,40, QM = 800 ~ 1000, Temperatur und Zeit und Zeit und Zeit und Zeit und Zeit- und Zeit- und Zeit-Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit- und Zeit-Temperatur. Gute Stabilität. 3PBTIO3+3,0WT%CEO2 ++ 0,3 Mio. 2+2,53 WT%NB2O5, ε = 230, qm = 1000.

(1) Mit der Änderung von zr: ti ändert sich der Curie -Punkt fast linear von 235 ° C auf 490 ° C, und die TC -Linie ist eine kubische paraelektrische Phase ohne piezoelektrische Wirkung.

(2) ZR: Es gibt eine quasi-homogene Phasengrenze in der Nähe von Ti = 53: 47, die titanreiche Seite ist die tetragonale ferroelektrische Phase ft; Die zirkoniumreiche Seite ist die hochtemperaturtrigonale ferroelektrische Phase FR, die Temperatur vonpiezoelektrische KeramikwandlerAufstieg, und diese Phasengrenze ist zirkonischreich. Die Seite ist geneigt und schneidet die TC-Linie bei 360 ° C (was darauf hinweist . Es gibt einen starken piezoelektrischen Effekt in der Nähe der Phasengrenze zwischen der tetragonalen ferroelektrischen Phase ft und der trigonalen ferroelektrischen Phase FR. KP, ε hat einen Höchstwert und QM einen sehr geringen Wert. Die piezoelektrischen Eigenschaften von PZT -Porzellan in der Nähe der Phasengrenze sind viel höher als die von Batio3 -Porzellan. Da der TC des PZT -Porzellans an der Grenze hoch ist (360 ° C), sind KP und ε beide innerhalb von 200 ° C stabil, was ein ideales piezoelektrisches Material ist. Doping -Modifikation von PZT -Porzellan vonelektronischer Piezokeramikwandler. Um unterschiedliche Zwecke zu erfüllen, brauchen wir PZT Piezoelektrische Keramik mit verschiedenen Eigenschaften. Aus diesem Grund können wir verschiedene Ionen hinzufügen, um das PB2+ -Ion an der A -Stelle oder das ZR4+, Ti4+ -Ion an der B -Stelle zu ersetzen. Dadurch Verbesserung der Leistung des Materials.

Andere Substitution modifizierte harte Substitution modifizierte weiche Substitution modifizierte modifizierte heterovalente Substitution äquivalente Substitution dotierte modifizierte PZT (1) äquivalente Substitution äquivalente Substitution bedeutet, dass der Radius von Ca2+, sr2+, mg2+ gering ist in der dielektrischen Konstante ε der PZTPiezo -Keramikscheibe, eine Erhöhung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten -KP und eine Erhöhung der piezoelektrischen Konstante d, wodurch die piezoelektrischen Eigenschaften der PZT -Keramik verbessert werden. Der Begriff \"weiche Substitutionsmodifikation\" bedeutet, dass die Zugabe dieser Additive die Zwangsfeldstärke EC um ↓ verringern kann und die Polarisation einfach ist betonen.

(a) La3+, Bi3+, SB3+usw. Ersetzen Sie das A-Site Pb+2 -Ion (Spender-Doping); NB5+, TA5+, SB5+, W6+usw. Ersetzen der B-Position ZR4+, Ti4+Ionen (Spender-Doping). Die Eigenschaften des durch weichen Substitution modifizierten PZT -Porzellans haben die folgenden Änderungen: Die Zwangsfeldstärke EC nimmt ab ↓, der mechanische Qualitätsfaktor QM nimmt ↓ ab; Die dielektrische Konstante ε erhöht ↑, der dielektrische Verlust tan δ erhöht ↑, der elektromechanische Kopplungskoeffizient kp, wenn ↑ erhöht, der Alterungswiderstand erhöht und der Isolationswiderstand ρ erhöht ↑. Der Grund dafür ist, dass ihre Zugabe zur Bildung eines PB2+ -Mangels führt. Wenn beispielsweise alle zwei La3+S 3 Pb2+ersetzen, um den Saldo des Strompreises aufrechtzuerhalten, wird die Anzahl der Kationen an der A -Position in der Perovskitstruktur verringert, und es wird eine Vakanz erzeugt. Aufgrund des Fehlens von PB2+ist die Domänenbewegung einfach, und selbst kleine elektrische Feldstärke oder mechanische Spannung kann dazu führen, dass sich die Domänenwände bewegen.

InfolgePZT -Piezoceramic -Keramikwandlertritt und gleichzeitig dielektrischer Verlust und mechanischer Verlust zunehmend und QM nimmt ab. Da die Lenkung der Domänen einfach ist . Da der Lenkwiderstand der Domäne gering wird, ist das Zwangsfeld für die Umkehrung der Polarisation, um den Widerstand zu überwinden, gering und die Rückkehrlinie nahezu rechteckig. Darüber hinaus wird aufgrund der Abwesenheit von PB2+die durch die 90-Domänen-Lenkung verursachte innere Spannung gepuffert, so dass die Reststamm gering wird. Mit anderen Worten, da die Domänenwände leicht bewegt werden können, ist der innere Spannung der Domänen leicht freigesetzt, sodass die Alterungsleistung gut ist. \"Soft \" Additive werden üblicherweise verwendet, um Additive zu ändern.

(b) Zum Beispiel wird das Akkus -Unterwasser -Schallwandermaterial häufig mit LA2O3 und NB2O5 dotiert, um den KP -Wert und die Dielektrizitätskonstante zu erhöhen. PB0.95SR0.05 (ZR0.52TI0.48) O3+0,9%LA2O3+0,9%NB2O5, KP = 0,60, ε = 2100, qm = 80, gute Stabilität, Volumenwiderstand 1012 Ohm \"sanft \" addititiv additiviert die Menge im Allgemeinen hinzufügen, dass die Menge im Allgemeinen allgemein additiviert ist, dass die Menge allgemein additiviert ist, allgemein eine gute Stabilität. überschreitet 5%nicht. B Hartes Substitutionsmodifikation, die sogenannte \"hartgesetzte Modifikation\" \" von elektrischem Feld oder Spannung.

(a) K+, Na+usw., die a-site pb2+ionen (Akzeptordoping) ersetzen;

(b) ZR4+und Ti4+-Ionen (Akzeptor dotiert) ersetzt B bei Fe2+, CO2+, Mn2+(OR Fe3+, CO3+, Mn3+), Ni2+, Mg2+, Al3+, CR3+und dergleichen.

Die Eigenschaften von PZT -Porzellan, die durch harte Substitution modifiziert wurden, haben die folgenden Änderungen: Zwangsfeldstärke EC Erhöht ↑, mechanischer Qualitätsfaktor QM erhöht ↑; Die Dielektrizitätskonstante ε nimmt ab, der dielektrische Verlust tan δ nimmt ↓ ab, der elektromechanische Kopplungskoeffizient kP nimmt klein ↓, der Alterungswiderstand wird verringert und der Isolationswiderstand ρ wird verringert.

Ternäre Perowskit -Piezoelektrik -Keramik

Durch Ändern des ZR/TI -Verhältnisses und die Einbeziehung einer geringen Anzahl von Zusatzstoffen, obwohl einige Eigenschaften aufgrund des immer größeren Bereichs an piezoelektrischen Materialien verbessert werden können, werden die Anforderungen an Materialien immer höher, und nur binäre Systeme können die nicht erfüllen Anforderungen für die Verwendung. Es gibt also ein ternäres System. Das sogenannte ternäre Perovskit-Piezoelektrik-Keramikmaterial bezieht sich auf eine feste Lösung, die aus einer zusammengesetzten Perovskitverbindung und einer Bleizirkonat-Titanat gebildet wird.