压电晶体一般指压电单晶体,是指按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体。这种晶体结构无对称中心,因此具有压电性。如水晶(石英晶体)、鎵酸锂、锗酸锂、锗酸钛以及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。
相比较而言,压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状,但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差,因而适合于大功率换能器和宽带滤波器等应用,但对高频、高稳定应用不理想。石英等压电单晶压电性弱,介电常数很低,受切型限制存在尺寸局限,但稳定性很高,机械品质因子高,多用来作标准频率控制的振子、高选择性(多属高频狭带通)的滤波器以及高频、高温超声换能器等。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。近来由于铌镁酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3单晶体(Kp ≥90%, d33≥900×10-3C/N, ε≥20,000)性能特异,国内外上都开始这种材料的研究,但由于其居里点太低,离使用化尚有一段距离。
压电陶瓷是生产制作压电马达、压电变压器、涡街流量计等压电器件的材料基础。由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接受器)、控制部分与电源部分组成。本研究直接根据各种压电器件对压电陶瓷的物理性能参数的要求,通过大量实验研究了以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)为基的三元系压电陶瓷PMN-PZT、PMS-PZT、PZN-PZT和四元系压电陶瓷PMS-PZN-PZT、PMS-PMN-PZT、PZN-PMN-PZT.
压电陶瓷的性能指标如下:
(1) 自由介电常数 /e0:1000~6000;
(2) 介电损耗tand:(2~12)′10-3;
(3) 压电应变系数d33:300~600pC/N;
(4) 平面机电耦合系数kp:0.56~0.70;
(5) 机械品质因素Qm:100~2000;
(6) 居里温度Tc:280~400°C。
设备要求:球磨机、喷雾造粒机、自动压片机、烧结炉、电极烧渗炉、极化高压装置、阻抗频谱仪、d33准静态测试仪。
杨氏模量:描述固体材料抵抗形变能力的物理量,是正向应力与正响应变得比值。
泊松比:在材料的比例极限内,与均匀分部的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比
杨氏模量:描述固体材料抵抗形变能力的物理量,是正向应力与正响应变得比值。
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