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正文內(nèi)容

功能陶瓷ppt課件(編輯修改稿)

2025-06-02 12:06 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 電陶瓷在交變電場的作用下,會產(chǎn)生交替的伸長和收縮,從而形成與激勵電場頻率相一致的受迫機械振動。對于具有一定形狀、大小和被覆工作電極的壓電陶瓷體稱為壓電陶瓷振子。彈性常數(shù)是反映材料在彈性形變范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的物理量。 ② 機械品質(zhì)因數(shù)( mechanical quality factor):機械品質(zhì)因數(shù)也是衡量壓電陶瓷材料的一個重要參數(shù)。它表示在振動轉(zhuǎn)換時,材料內(nèi)部能量消耗的程度。機械品質(zhì)因數(shù)越大,能量的損耗越小。產(chǎn)生損耗的原因在于內(nèi)摩擦。 鐵電陶瓷 壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝 壓電陶瓷生產(chǎn)的主要工藝流程:配料 球磨 過濾、干燥 預(yù)燒 二次球磨 過濾、干燥 過篩 成型 排塑 燒結(jié) 精修 上電極 燒銀 極化 測試。 ① 原料處理 首先,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式配料。所用的原料大多數(shù)是金屬氧化物,少數(shù)也可用碳酸鹽。為使生成壓電陶瓷的化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行,要求原料細(xì)度一般不超過 2?m(平均直徑)。提高原料純度,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。 鐵電陶瓷 壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝 ② 預(yù)燒中的反應(yīng)過程 預(yù)燒過程一般需經(jīng)過四個階段:線性膨脹(室溫 400℃ ),固相反應(yīng)( 400750℃ ),收縮( 750850℃ ),和晶粒生長( 800900℃ 以下)。 ③ 成型和排塑 原料經(jīng)預(yù)燒后,就合成了固溶體化合物。再經(jīng)一次粉碎,便可成型。成型可根據(jù)不同的要求采用軋膜、壓型或等靜壓等方式。成型之前需加入粘合劑。對軋膜的情況,粘合劑一般是粉料質(zhì)量的 1520%;對壓型的情況,只需加 5%左右。過多的粘合劑會使制品的致密度降低。成型后生坯中的粘合劑、水分等必須加溫排去,成為排塑或排膠。 鐵電陶瓷 壓電陶瓷的生產(chǎn)工藝 ④ 上電極 排塑后的生坯重新裝爐燒結(jié)。燒成的陶瓷經(jīng)精修、研磨、清潔后,就可以被覆上電極。被覆電極一般采用涂布銀漿烘干,然后裝爐,加熱到 750℃ ,保溫 1020分鐘,使銀漿中的氧化銀還原為銀,并燒滲到陶瓷表面,形成牢固結(jié)合層。也可采用真空蒸鍍或化學(xué)沉積等辦法來被電極。被上電極的產(chǎn)品便可進(jìn)行人工極化處理。 ⑤ 影響燒結(jié)的因素 影響燒結(jié)的因素很多。首先是配方的化學(xué)組成,當(dāng)配方組成中有足夠的活動離子時,燒結(jié)容易進(jìn)行。 ⑥ 極化 壓電陶瓷必須經(jīng)過極化后才有壓電性。極化就是在直流電場作用下使電疇沿電場方向取向。 鐵電陶瓷 壓電陶瓷的應(yīng)用 目前,壓電陶瓷的應(yīng)用已日益廣泛,但仍可大致分為壓電振子和壓電換能器兩大類。前者主要是利用振子本身的諧振特性,要求壓電、介電、彈性等性能穩(wěn)定,機械品質(zhì)因數(shù)高。后者主要是將一種能量形式轉(zhuǎn)換成另一種能量形式,要求機電耦合系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)高。 典型的壓電陶瓷有鈦酸鋇系、鈦酸鉛等。 鐵電陶瓷 敏感陶瓷 敏感陶瓷的分類及應(yīng)用 敏感陶瓷是某些傳感器中的關(guān)鍵材料之一,用于制作敏感元件,敏感陶瓷多屬半導(dǎo)體陶瓷,是繼單晶半導(dǎo)體材料之后,又一類新型多晶半導(dǎo)體電子陶瓷。敏感陶瓷用于制造敏感元件, 是根據(jù)某些陶瓷的電阻率、電動勢等物理量對熱、濕、光、電壓及某種氣體、某種離子的變化特別敏感這一特性 ,按其相應(yīng)的特性,可把這些材料分別稱作熱敏、濕敏、光敏、壓敏、氣敏及離子敏感陶瓷。此外,還有具有壓電效應(yīng)的壓力、位置、速度、聲波敏感陶瓷,具有鐵氧體性質(zhì)的磁敏感陶瓷及具有多種敏感特性的多功能敏感陶瓷等。這些陶瓷已廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測、控制儀器、交通運輸系統(tǒng)、汽車、機器人、防止公害、防災(zāi)、公安及家用電器等領(lǐng)域。 敏感陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 陶瓷是由晶粒、晶界、氣孔組成的多相系統(tǒng),通過人為摻雜,造成晶粒表面的組分偏離,在晶粒表面產(chǎn)生固溶、偏析及晶格缺陷;在晶界處產(chǎn)生異質(zhì)相的析出、雜質(zhì)的聚集、晶格缺陷及晶格各種異性等。這種晶粒邊界層的組成、結(jié)構(gòu)變化,顯著改變了晶界的電性能,從而導(dǎo)致整個陶瓷電氣性能的顯著變化 (產(chǎn)生敏感特性的機理)。 敏感陶瓷 敏感陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能 目前已獲得實用的半導(dǎo)體陶瓷可分為: ( 1)主要利用晶粒本身的性質(zhì),( 2)主要利用晶界和晶粒間析出的性質(zhì),( 3)主要利用陶瓷的表面性質(zhì)等三種類型。有代表性的應(yīng)用舉例如下: ( 1)主要利用晶體本身的性質(zhì): NTC熱敏電阻、高溫?zé)崦綦娮琛⒀鯕鈧鞲衅鳌? ( 2)主要利用晶界性質(zhì)的: PTC熱敏電阻、 ZnO系壓敏電阻。 ( 3)主要利用表面性質(zhì)的: 各種氣體傳感器、溫度傳感器。 敏感陶瓷 敏感陶瓷的半導(dǎo)體化過程 敏感陶瓷絕大部分是由各種氧化物組成的,由于這些氧化物多數(shù)具有比較寬的禁帶,在常溫下它們都是絕緣體,要使它們變?yōu)榘雽?dǎo)體, 需要一個半導(dǎo)體化的過程。所謂半導(dǎo)化,就是指在禁帶中形成附加能級:施主能級或受主能級。一般來說,這些施主能級多數(shù)是靠近導(dǎo)帶底的,而受主能級多數(shù)是靠近價帶頂?shù)?。即它們的電離能一般比較小,在室溫下就可以受到熱激發(fā)產(chǎn)生導(dǎo)電載流子,從而形成半導(dǎo)體。形成附加能級主要有兩個途徑:不含雜質(zhì)的氧化物主要通過化學(xué)計量比偏離來形成;而含雜質(zhì)的氧化物附加能級的形成還與雜質(zhì)缺陷有關(guān)。
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