粗壓電陶瓷纖維復(fù)合材料驅(qū)動器的制備及其性能測試.pdf

1、本文主要采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法分別制備了xPb(Mg1/3Nb2/3)O3–(1–x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3三元系和xPb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.05Pb(Fe1/2Nb1/2)O3–(0.95-x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3四元系鉛基壓電陶瓷，并通過改變組分中的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3含量分析了其對整個陶瓷體系微觀結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能的影響，分別確定了綜合性能最佳的陶瓷組分。然后選擇0.3Pb(Mg1/3Nb

2、2/3)O3–0.05Pb(Fe1/2Nb1/2)O3–0.65Pb(Zr0.4Ti0.6)O3四元系鉛基壓電陶瓷，采用切割填充工藝進(jìn)行了粗壓電陶瓷纖維復(fù)合材料驅(qū)動器的制備，并通過改變驅(qū)動器中壓電陶瓷和環(huán)氧樹脂的體積分?jǐn)?shù)比及驅(qū)動器的極化溫度分別討論了其對驅(qū)動器各項(xiàng)性能的影響，確定了最佳的體積分?jǐn)?shù)比和極化溫度。
　　首先，在xPb(Mg1/3Nb2/3)O3–(1–x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3三元系鉛基壓電陶瓷中，通過對燒結(jié)

3、成型后各組分陶瓷的各項(xiàng)性能測試結(jié)果分析可知，當(dāng)陶瓷的組分為0.38Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.62Pb(Zr0.4Ti0.6)O3時，該組分位于該體系陶瓷的準(zhǔn)同型相界區(qū)域并具有最佳的綜合性能。其各項(xiàng)性能參數(shù)分別為：剩余極化強(qiáng)度Pr=37.18μC/cm2，矯頑場Ec=7.98kV/cm，居里溫度Tc=230℃，最大的介電常數(shù)εm=23267，壓電系數(shù)d33=661pC/N，平面的機(jī)電耦合系數(shù)kp=63.5％。
　　其次，

4、在xPb(Mg1/3Nb2/3)O3–(1–x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3三元系鉛基壓電陶瓷的基礎(chǔ)上摻入5mol%的Pb(Fe1/2Nb1/2)O3后形成的xPb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.05Pb(Fe1/2Nb1/2)O3–(0.95-x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3四元系鉛基壓電陶瓷中，通過對燒結(jié)成型后各組分陶瓷的各項(xiàng)性能測試結(jié)果分析可知，當(dāng)陶瓷組分為0.3Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.05Pb(Fe1/2

5、Nb1/2)O3–0.65Pb(Zr0.4Ti0.6)O3時，該組分位于該體系陶瓷的準(zhǔn)同型相界區(qū)域并具有最佳的綜合性能。其各項(xiàng)性能參數(shù)分別為：剩余極化強(qiáng)度Pr=33.19μC/cm2，矯頑場Ec=10.03kV/cm，居里溫度Tc=263℃，最大的介電常數(shù)εm=28208，壓電系數(shù)d33=682pC/N，平面的機(jī)電耦合系數(shù)kp=69.01%。
　　最后，在采用0.3Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.05Pb(Fe1/2Nb1/

6、2)O3–0.65Pb(Zr0.4Ti0.6)O3四元系鉛基壓電陶瓷作為陶瓷原料并利用切割填充法制備出的具有不同壓電陶瓷和環(huán)氧樹脂體積分?jǐn)?shù)比的驅(qū)動器中，通過對驅(qū)動器的鐵電和應(yīng)變性能測試分析可知，當(dāng)壓電陶瓷和環(huán)氧樹脂的體積分?jǐn)?shù)比為0.4：0.3時，驅(qū)動器具有最佳的綜合性能。其各項(xiàng)性能參數(shù)分別為：剩余極化強(qiáng)度Pr=13.67μC/cm2，矯頑場Ec=15.07kV/cm，在振幅為±800V、頻率1Hz的正弦交變電壓作用下其最大縱向應(yīng)變值為1