压电陶瓷范文精选

一种提高Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15陶瓷压电常数的方法

一种提高Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15陶瓷压电常数的方法，属于Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15无铅压电陶瓷的改性领域。本发明方法的步骤如下：1)对 Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15材料进行配料、混合和预反应；2)将预反应后的粉料压制成圆片状坯体，进行烧结，形成致密的圆片状陶瓷体；3)用连续CO2激光辐照圆片状陶瓷体，CO2激光功率密度为764W/cm2，辐照时间为90s。本发明提高了Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15陶瓷的压电常数，改变了单纯依赖改进预烧和烧结的温度及时间的现状，操作简便、效率高、可重复性强。

专利号：200810102388.0

陶瓷蜂窝式过滤器

本发明提供一种陶瓷蜂窝式过滤器，是在将具有外周壁、在所述外周壁的内侧通过格栅壁而隔开的很多流通孔的多个陶瓷蜂窝构造体接合在所述流通孔的方向的同时，密封排气气体流入侧和流出侧的所需流通孔的陶瓷蜂窝式过滤器，至少一个排气气体流入侧密封部配置在从排气气体流入侧端面隔离的滤器内部，同时，所述流入侧的密封部，形成在至少一个的陶瓷蜂窝构造体的一方的端部所需部位上。根据本发明的陶瓷蜂窝式过滤器，能够有效吸收排气气体中的微粒子并同时容易再生。

专利号：200710186377.0

陶瓷水洗球的制备方法

本发明提供一种陶瓷水洗球的制备方法，包括配料、成形和烧成，其特征在于：将粒度为0.5～300μm的玻璃粉20～92wt％、助熔剂1～15wt％、硼砂1～15wt％、陶瓷粉5～20wt％、增孔剂1～30wt％，按上述比例混合研磨制备成均匀的多孔陶瓷粉料，再将多孔陶瓷粉料做成水洗球坯体，干燥后在600～1100℃的温度下保温1～4h，制得陶瓷水洗球。本发明采用玻璃粉为结合剂，通过增孔剂和助熔剂分别调节制品的密度和烧成范围，在制备过程中，玻璃粉在高温条件下产生熔融，将陶瓷粉粘结成一体，同时将增孔剂高温燃烧或挥发留下的空隙封闭，形成封闭孔，由增孔剂加入量来调节制品的密度，制品的孔径可以控制在0.1～0.5mm 之间，内外分布均匀，且工艺简单，耐磨性能比天然沸石高30～40倍，经陶瓷水洗球洗过的布料花纹立体感强。

摘 要：本文采用传统的固相法制备PZT二元系压电陶瓷。研究了掺杂不同含量为0.1%，0.15%，0.2%，0.25%，0.3%和0.35%的MnO2和CeO2对PZT压电陶瓷的结构、介电性能、压电性能和介电损耗的影响。并对其微观组织进行了研究。当锰的掺杂量为0.15%时，压电陶瓷的性能得到最佳的优化：tgδ=0.0095；kp=0.634pC/N；d33=611；ε=2523。铈的掺杂使陶瓷的烧结温度升高，当铈的掺杂量为0.15%时，压电陶瓷的性能也得到了最佳的优化：tgδ=0.017；kp=0.623；d33=563pC/N， ε=3310。在原配方材料的基础上压电常数和机电耦合系数都有所增加。这对压电报警器的声压的提高、体积的减小有着重要的意义。

关键词：压电报警器；PZT压电陶瓷；介电性能；掺杂；微观结构

1 引言

压电报警器是应用压电陶瓷作为核心原件制作而成的报警器，广泛应用于汽车，微波炉，洗衣机等领域。主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。压电陶瓷贴片相间制成蜂鸣片，在通常状态下有电退化现象发生，而在高温高湿的恶劣环境下工作，压电陶瓷电退化大大加剧，降低了使用寿命，使得发声分贝数不足，起不到报警的作用。

掺杂包括软性添加物，硬性添加物和其他添加物[1]。所谓软性添加物，就是指添加后材料的性质变软，陶瓷的ε，tgδ，和kp值增大，而Qm值变小，电滞回归线近于矩形[2]。其老化性能比较好。软性添加物主要包括La3+，Nb5+，Bi3+，Sb5+，W6+，Ta5+和其他的稀土元素。与软性添加物相反，硬性添加物就是添加后使材料的性质变硬，陶瓷的ε，tgδ，和kp值减小，但是Qm值增大，娇顽场提高，极化和去极化作用困难[3]。主要包括K+，Na+，Mg2+，Sc3+，Fe3+，Al3+等。可以看出，软性添加物的价态通常都比硬性添加物的价态要高[4]。其他添加物既不能归化到硬性也不能归化到软性，他们即具有硬性也具有软性添加物的特点。本文研究了MnO2和CeO2对PZT压电陶瓷的结构、介电性能、压电性能和介电损耗的影响。

2 实验部分

2.1 实验药品及仪器

氧化铅，分析纯，上海展云化工有限公司； 氧化锆，分析纯，广州长裕化工科技有限公司；氧化钛，分析纯，上海亮江钛白化工制品有限公司；碳酸锶，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；氧化锑，分析纯，上海市四赫维化工有限公司；二氧化锰，分析纯，天津市北联精细化学品开发有限公司；氧化铈，分析纯，淄博伟杰稀土有限公司。

摘要：压电陶瓷的压电效应具有将振动机械能转化为电能的特性。文章用ANSYS软件建模具体分析了两种悬臂梁附着压电陶瓷的阻尼振动特性和电压输出特性，结合国内外的一些蓄电池模型提出了铅酸蓄电池的充电电路模型，并利用MATLAB软件电子电路模拟技术分析了压电陶瓷对蓄电池充电的方法。

关键词：压电陶瓷；压电陶瓷纤维复合材料；压电效应；蓄电池；充电泵

中图分类号：TM910 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）01-0055-03

压电陶瓷是一种具有压电效应的功能陶瓷，压电效应是指由应力诱导出电场或磁场，或者由电场或磁场诱导出应力或应变的一种现象，前者为正压电效应，后者为负压电效应。

本文研究压电陶瓷的正压电效应，并提出了将阻尼振动机械能存储到蓄电池中的技术。本文分析了两种悬臂梁附着压电陶瓷的阻尼振动特性和电压输出特性，结合国内外的一些蓄电池模型提出了铅酸蓄电池的充电电路模型，并分析了压电陶瓷对蓄电池充电的方法。

1 压电陶瓷发电分析及其等效电路模型

1.1 压电陶瓷PZT介绍

压电陶瓷PZT（钛酸铅）是呈正方体或菱面体形式的铁电体聚合晶粒状，接近立方体结构。在居里温度（470℃～490℃）以上时，晶粒呈正方对称的结构，但是当温度下降到居里温度以下时，氧离子O2-和钛离子Ti4+一起相对于铅离子Pb2+发生了偏移，表现出了正负极性，由于材料的这种微观不对称性，使之具有了压电性。

摘 要 本研究采用固相烧结法合成了 PZN-PZT压电陶瓷粉体，并用XRD分析了其晶相组成。将PZN-PZT陶瓷粉体与PVDF复合，制备出PZN-PZT/PVDF 0-3型压电复合材料，研究了陶瓷质量分数对复合材料铁电性、介电性及压电性的影响。结果表明，复合材料的铁电性、介电性和压电性能随陶瓷含量的增加而增强，当陶瓷含量为90%时，复合材料的剩余极化强度Pr达到5.27μC・cm-2，矫顽场EC为76kV・cm-1，介电常数εr为188，介电损耗tanδ为0.065，压电常数d33则达到33.4pC/N。

关键词 压电复合材料，铁电性能，介电性能，压电性能

1 前 言

聚合物基压电复合材料是由压电陶瓷和聚合物复合而成的一种新型功能材料[1～4]，具有较强的压电性和良好的韧性，由此引起了人们的极大兴趣[5]。通常两相复合的压电复合材料有10种连通方式，其中0-3型是最为常用的方式[6～9]。0-3 连通型压电复合材料是在三维自身联结的聚合物基体中填充压电陶瓷粉体而制成的压电复合材料。由于其声阻抗与水和人体组织非常接近，所以常用于水声探测和医疗行业，同时它也是智能机器人中传感器的理想材料，而且这种压电复合材料的制备尺寸不受陶瓷的制约[10]。由于0-3型压电复合材料兼具多种优点，所以得到了广泛的关注和研究[11]。本文采用固相烧结法合成了PZN-PZT压电陶瓷，并与PVDF混合，制备出陶瓷含量分别为60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%的压电复合材料，研究了陶瓷含量对复合材料铁电性、介电性和压电性的影响。

2 实验过程

2.1 陶瓷粉体的制备

按照配方Pb(Zn1/3Nb2/3)0.3(Zr0.52Ti0.48)0.7O3精确称取Pb3O4、ZnO、ZrO2、Nb2O5、TiO2，在ND6-2L球磨机中以水为溶剂，湿法球磨8h。将球磨好的料浆干燥后放入马弗炉中，在850℃下预烧2h。然后把预烧好的粉料在压片机上压制成?准20×（1～2mm）的薄片，将其放入高温炉中在1250℃下烧结，保温4h，最后将烧结好的陶瓷片粉碎，过200目筛后得到压电陶瓷粉体。

2.2 压电复合材料的制备

摘 要： 根据压电陶瓷微位移器对驱动电源的需求，设计了压电驱动电源系统。详细介绍了电源系统中的数字电路部分和模拟电路部分，并对驱动电源的精度与稳定性进行了分析与改进。最后对驱动电源的性能进行了实验验证，实验结果表明：所设计的电源输出电压噪声低于0.43 mV、输出最大非线性误差低于0.024%、分辨率可达1.44 mV，能够满足高分辨率微位移定位系统中静态定位控制的需求。

关键词： ARM； 压电陶瓷； 驱动电源； PI控制器

中图分类号： TN911?34； TP368.1 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）14?0166?05

High?resolution piezoelectric ceramic actuator power supply based on ARM

GE Chuan， LI Peng?zhi， ZHANG Ming?chao， YAN Feng

（State Key Laboratory of Applied Optics， Changchun Institute of Optics， Fine Mechanics and Physics， CAS， Changchun 130033， China）

Abstract： According to the requirement of the micro piezoelectric actuator for driving power supply， a piezoelectric actuator power supply system was designed. In this paper， the digital circuit and analog circuit in the power supply system were described in detail. The accuracy and the stability of the actuator power supply were analyzed and improved. Finally， the performance of the power supply was verified in experiment. The experimental results indicate that the output voltage noise of the designed power supply is lower than 0.43 mV， the maximum nonlinear output error is less than 0.024%， and the resolution can reach 1.44 mV， which can meet the requirement of static positioning control in the high resolution micro?displacement system.

Keywords： ARM； piezoelectric ceramic； driving power supply； PI controller

摘 要：采用传统的固相法和普通的烧结方法，制备了不同比例的ZnO掺杂的（Na0.48K0.48Li0.04）（Nb0.86Ta0.1Sb0.04）O3无铅压电陶瓷，通过改变烧结温度的高低，研究ZnO掺杂对锑酸钾钠基压电陶瓷的压电常数、介电常数和介电损耗的影响，从而获取最佳的掺杂比例和烧结温度。研究表明：当ZnO的掺杂量x 2.00mol%时，压电陶瓷的压电常数和介电常数均呈下降趋势，介电损耗成上升趋势。压电常数d33、介电常数εr、介电损耗tanδ通过测定得到如下结论：当烧结温度T=1080℃，掺杂x=2.00mol%时，压电陶瓷的压电系数和介电常数达到最好，其中压电常数d33为77pC/N、介电常数εr为273.58、介电损耗tanδ为2.98%。

关键词：无铅压电陶瓷；烧结温度；固相法；ZnO掺杂 1 概述

压电陶瓷已在能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有广泛应用[1]。由于铅基压电陶瓷PZT具有优良的压电性能，从而得到广泛的应用，但是此类压电材料中含有60%以上的有毒物质铅，在压电陶瓷的生产、使用和废弃处理过程中挥发的铅都会对生态环境和人们的健康造成不可估量的伤害，因此人们迫切期盼无铅压电时代的到来[2]。

无铅压电陶瓷是指不含铅的压电陶瓷，其更深层含义是指既具有较好的使用性又有良好的环境协调性的压电陶瓷。目前，无铅压电陶瓷可以分为：BNT基无铅压电陶瓷、KNN系无铅压电陶瓷、BZT系无铅压电陶瓷，其中KNN压电陶瓷因为具有优良的压电性能和机械性能，被认为是最具有可能替代PZT的无铅压电材料。

然而阻碍KNN压电陶瓷发展的主要问题是传统的方法无法烧结出致密的陶瓷体， 大大影响了压电和机械性能，本文选择能够有效降低烧结温度的ZnO作为掺杂对象。本文采用传统陶瓷工艺制备无铅压电陶瓷，详细探讨了不同比例ZnO掺杂对KNN陶瓷烧结特性，包括对显微结构以及电学性能等的影响。

2 实验过程

采用传统的固相法[3，4]制备了（Na0.48K0.48Li0.04）（Nb0.86Ta0.1Sb0.04）O3-xZnO压电陶瓷（x = 1.00、1.50、2.00、3.00）。首先，按配比称量分析纯原料：K2CO3、Na2CO3、Li2O3、Nb2O5、Sb2O3、Ta2O5、ZnO、无水乙醇。将原料放入烘箱中在85℃干燥2～3h，充分去除水分后迅速放入干燥器皿中冷却至室温。将各原料按照化学式（Na0.48K0.48Li0.04）（Nb0.86Ta0.1Sb0.04）O3配比进行配料，然后装入研磨罐中，研磨介质为φ2mm的锆球进行研磨，以无水乙醇为媒介，用行星式球磨机球磨3～4h，取出烘干，在750℃保温2h完成预烧；再将粉料充分研磨，过筛，加入质量分数为10%左右的PVA进行造粒；在5MP压力下压制成直径15mm，厚l.5mm的圆片，并分别在1060℃、1080℃、1095℃、1100℃保温2h进行烧结，得到致密的陶瓷片。将陶瓷片的厚度控制在1.00mm左右，进行磨平。将磨好的陶瓷片均匀的涂上银浆，在750℃烧结陶瓷获得被上电极的陶瓷样品，并在90℃的硅油中极化，极化电压3～4kV/mm[5]，极化时间30min，放置1小时左右，进行测量其相关的性能。用JSM-5900LV型扫描电子显微镜（SEM[6]）对样品表面进行观察研究；采用准静态d33测量仪（ZJ-3AN型[7]）测量压电常数d33，用LCR电桥测试仪（YB2811型）测量损耗。

3 结论分析与讨论

摘　要　本文综述了大功率压电陶瓷材料的研究进展，介绍了其体系结构、应用和制备方法，最后指出掺杂改性、探索新的材料体系和制备工艺是改进其制备的有效途径。

关键词　压电陶瓷，大功率，低损耗

1压电学的发展

19世纪80年代居里兄弟在石英晶体上发现压电效应，美国、日本和前苏联于二战中期几乎同时发现钛酸钡（BaTiO3）具有高介电常数。1894年沃伊特指出[1]，32种点群中仅无对称中心的20种点群的晶体才可能具有压电效应。这20种点群晶体，只要是绝缘体都是压电体，而其中具有单一极轴的10种点群压电晶体中某些压电晶体在一定的温度范围内能自发极化，其自发极化方向因外电场方向反向而反向，晶体的这种性质称为铁电性，具有该特性的物质称为铁电体。不久之后，于1947年发现了钛酸钡的压电性，并成功研制出钛酸钡压电陶瓷，美国于1954年公布了压电体锆钛酸铅Pb(Zr,Ti)O3（即PZT），实现了压电陶瓷发展史上的巨大飞跃。

2压电材料的体系结构

压电材料的体系结构[2]如图1所示。其中钛酸铅的居里温度为490℃，温度稳定性好；介电常数εTr小，适于高频下工作；Kt/Kp值大，可以有效抑制横向寄生模式的干扰，提高器件的工作效率，适合多层压电降压变压器的制作，但其压电性能d33、Kp较低。

锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷具有表4所示的优良性能，但机电耦合因素Kp和机械品质因素Qm难以实现双高[3]。PZT基的三元系压电陶瓷具有烧结温度低、气孔率小及微观结构均匀致密的特点。对它的研究主要包括两方面：一是在准同型相界附近找到合适的锰、锑、锆、钛的比例[4]；二是进行掺杂取代改性。这方面的研究有稀土元素(Lu2O3，CeO2，Yb2O3，Eu2O3等)掺杂、NiO、Fe2O3、Nb2O5等掺杂，还有Sr2+，Mg2+等取代[5]。

3压电陶瓷的应用分类

【摘 要】本文通过改进传统固相法，以乙酸铅（Pb（CH3COO）2・3H2O）、偏钛酸（TiO（OH）2）和碳酸锆（ZrOCO3）代替传统的氧化物作为原料制备得到PZT压电陶瓷。利用TG-DTA和XRD研究了Zr/Ti比对PZT结构和性能的影响，实验结果表明：当Zr/Ti 比=0.40/0.60，在950℃煅烧保温2h，能够完全合成为单一晶型钙钛矿的PZT。

【关键词】低温制备；PZT；压电陶瓷

0.引言

PZT（PbZrxTi1-x03）是一种典型的三方-四方钙钛矿结构的压电陶瓷，PZT基压电陶瓷因具有电性能优异、性能稳定、制造方便、成本低廉等优点而在压电陶瓷领域长期占据了主导地位[1]，尤其是其组成位于准同型相界（MPB）附近处，具有优异的压电和介电性能[2]。

但PZT基压电陶瓷烧结温度一般较高，而氧化铅的挥发温度为800℃左右，故烧结过程中容易造成氧化铅的大量挥发，Pb的挥发不但会造成化学计量比偏离，性能下降，并且严重污染环境[3]。因此，优化PZT压电陶瓷制备工艺，发展高性能、高可靠性、低成本的PZT压电陶瓷材料与器件具有重大意义。

1.实验方法

本实验选择位于准同型相界附近的Pb（Zr0.52Ti0.48）O3作为研究对象。以分析纯乙酸铅（Pb（H2COO）2・3H2O）、偏钛酸（TiO（OH）2）、碳酸锆（ZrOCO3）和草酸（C2H2O4・2H2O）为原料。

按化学式Pb（ZrxTi1-x）O3（0

摘 要： 采用真空碳管炉烧结SrTiO3陶瓷的方法，研究以CaCO3作为改性添加剂对SrTiO3陶瓷介电损耗的影响，并对添加剂的作用机理进行了解释。实验结果表明加入适量CaCO3能降低样品介电损耗。在1 300 ℃的烧结温度下，未掺杂有 CaCO3的SrTiO3基电容?压敏陶瓷介电损耗tan δ最低为0.4，而掺杂有CaCO3的样品介电损耗有了显著变化，当CaCO3掺杂量2 mol%时，样品介电损耗tan δ为0.312。

关键词： 真空烧结； SrTiO3陶瓷； 介电损耗； 添加剂

中图分类号： TN310?34； TQ174 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）12?0100?03

SrTiO3陶瓷材料通过适当的掺杂以及生产工艺，能制备成具有电容?压敏功能的复合功能陶瓷。广泛用于制造晶界层电容器等电子元件。但是单独以SrTiO3陶瓷的介电损耗作为研究重点的文献报道很少，本文旨在探讨以CaCO3作为改性添加剂对SrTiO3基电容?压敏陶瓷介电损耗的影响，以达到制备低介电损耗的SrTiO3陶瓷的目的。同时本实验采用真空碳管炉烧结代替气氛烧结制备SrTiO3陶瓷，避免了以往实验通氢气和氮气带来的安全性[1?3]。

1 实验过程

1.1 试样制备

1.2 样品的测试

1.3 实验配方

摘 要：本文通过对比不同的粉碎工艺、喷雾干燥条件和干压成形坯体质量，研究了压电陶瓷合成料的粉体制备工艺对其综合性能的影响，得到较好的压电陶瓷粉体制备技术。

关健词：粉体加工；压电陶瓷；超声换能

1 引言

压电陶瓷是电子功能陶瓷中的一大类材料，它的基本特性是能进行电能与机械能的相互转换，可制成无线电元件、电声元件、超声换能元件、引燃引爆元件等，具有十分广泛的应用领域。

常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3（A表示二价金属离子，B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价）型化合物，如：Pb（Mn1/3Nb2/3）O3和Pb（Co1/3Nb2/3）O3等组成的三元系。如果在三元系统上再加入第四种或更多的化合物，可组成四元系或多元系压电陶瓷。

压电陶瓷的主要制备工序有：组成配料、预烧合成、粉体加工、成形、烧成、覆电极、极化、检测等。在压电陶瓷的生产中，每一道工序所用设备、工艺参数对最终产品质量都有很大影响。对粉体加工而言，合成料的粉碎颗粒度及其粒径分布范围对压电陶瓷产品的综合性能影响很大，通常，粉体粉碎粒径小、颗粒分布范围窄对压电陶瓷产品性能有利。

许多压电陶瓷超声换能产品，如超声波水声探测、超声波无损探伤、超声波焊接、超声波雾化等换能元件，都是采用干压成形，成形所用的压电陶瓷造粒粉体的填充性能对成形质量影响很大，理想的干压成形粉体是松装密度高、流动性好、得到的压制坯体和烧成瓷体都具有较高的体积密度。

本文针对压电陶瓷超声雾化换能器生产中的粉体加工制备这一基础环节进行研究，包括合成料的粉碎和干压粉体的造粒，以期获得良好的压电陶瓷粉体制备技术和相应产品。