基于压电陶瓷优化工艺的设计.pdf

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1、2第01465年卷第2月2期当代化工poraryChemicalIndustryVo1．45．N0．2ContemFebruary，2016———基于压电陶瓷优化工艺的设计王国章，李小龙，黄文军，张俊霞(榆林学院，能源工程学院，陕西榆林719000)摘要：压电陶瓷是将机械能与电能进行转化的关键材料，已经应用到了军事、医学、电子信息、汽车T业等多个领域，但是含铅陶瓷有危害性。。通过实验，结果发现铅含量对压电性能影响可以实现优化。这一研究对于国家环保材料的发展有一定的参考价值。关键词：压电陶瓷；工艺优化；铅含量；压电性能中图分类号：TB

2、383．1文献标识码：A文章编号：1671—0460(2016)02—0318—02OptimizationofProcessDesignofPiezoelectricCeramicsWANGGuo．zhang，LIXiao．1ong，HUANGWen-jun，ZHANGJun-xia(InstituteofEnergyEngineering，YulinUniversity，ShaanxiYulin719000，China)Abstract：PiezoelectricceramiciSakeymaterialtoconvertmec

3、hanicalenergyintoelectricenergy；ithasbeenappliedtomilitary,medicine．electronicinformation．automobileandotherfields．ButtheleadedceramiciSharmfu1．Inthispaper,theexperimentfoundthateffectofleadcontentonpiezoelectricpropertiescouldbeoptimized．Theresulthascertainreferenceva

4、luefordevelopmentofnationalenvironmentalprotectionmateria1．Keywords：Piezoelectricceramic：Processoptimization；Lead；Piezoelectricproperties压电陶瓷是将机械能与电能进行转化的关键材无规则的颗粒晶体构成，如图1所示。图2则为每料，当前已经应用到了军事、医学、电子信息、汽个晶格的结构。车工业等多个领域。。显然压电陶瓷的相关工艺与技术的发展，必然给国民经济带来显著的变。就当前市场和各行各业的应用中最常见的是

5、Ph(zr、Ti)O(PZT)系列的压电陶瓷材料，这是因为PZT是压电陶瓷应用中压电性能最好的一种。与此同时PZT还能采用一些掺杂改性的方法优化性能满足不同的需要一。然而。随着人们环保理念的不断发展，PZT中PbO占比超过一半以上，且PbO是一类有毒图1PzT的SEM端面图像Fig．1PZTSEMfaceimage材料，人一旦吸收就可能出现铅聚焦，导致铅中毒，其后果不堪设想。不仅如此，工业生产中出现的废2实验过程弃物必然会造成环境的危害，以食物链的形式不断本次实验我们是微观结构角度进行陶瓷的工艺危害各类生物”。国外，欧美在本世纪初提

6、出新生优化。产电子类材料不能含有铅。然而压电陶瓷，由于PZT2．1本次实验的化学试剂的无可替代性，国外也只能将其列为禁止之外。随表1所列的化学试剂都是采用分析纯的级别，着社会科技的不断发展，很多学者进行了无铅材料从表中看出原材料的含量纯度很高。这样受干扰影的探索。本文基于这一背景，从优化铅含量角度响较小。对陶瓷进行了改性工艺的研究，这一研究对于国家表1本次实验的化学试剂Table1Theexperimentsofchemicalreagents环保材料的发展有一定的参考价值。原料名称及相应化学式纯度％氧化钇(Y0)≥991PZT的材

7、料的内部结构氧化锌(ZnO)≥99二氧化钛(TiO)≥99通过现代仪器的发展，我们知道PZT是由一些碳酸钡(BaCO，)≥99基金项目：国家自然科学基金项目(No．51406176)和榆林市科技计划项目(No．2014cxy一05)资助收稿日期：2015-10—28作者简介：王国章(1982一)，男，陕西榆林人，讲师，硕士，研究方向材料工程方向。E-mail：xuyunfei902@163．corn。第45卷第2期王国章，等：基于压电陶瓷优化工艺的设计319从图4看出，随着铅含量的不断增加，漏电流(f)表现为波动的变化，但是是不断增

8、大的趋势，然而其对压电系数(d3)的影响开始不大。尽管有一定的波动。上述结果表明采用无铅压电陶瓷的设想是可行的。表3实验测得的PzT极化电压Table3TheexperimentalmeasuredPZTpolarizationvol