鈮鎂酸鉛智能壓電陶瓷涂層的制備與性能研究.pdf

1、壓電陶瓷是一種能將機械能和電能相互轉(zhuǎn)換的材料，由于其良好的物理化學(xué)性能，廣泛應(yīng)用在振蕩器、傳感器以及各類水聲、超聲等方面，遍及日常生活的方方面面。因此，深入開展對等離子噴涂壓電陶瓷涂層的研究，將對挖掘其性能、擴展其使用范圍有重要的理論意義和實用價值。
　　本文通過采用等離子噴涂（APS）技術(shù)在45＃鋼基體表面制備了鈮鎂酸鉛-鋯鈦酸鉛復(fù)合陶瓷涂層（PMN-PZT涂層），利用正交優(yōu)化選取了最佳的噴涂工藝參數(shù)。借助XRD、SEM、XPS

2、、TEM、三位形貌儀、顯微硬度測試儀、納米硬度儀、電滯回線測量儀、d33準靜態(tài)測量儀以及介電常數(shù)測量系統(tǒng)等多種檢測手段和分析方法表征了涂層的成分、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、電學(xué)性能。通過第一性原理方法研究了計算了具有相似結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷的性能。最終的研究結(jié)果表明：
　?。?）等離子制備PMN-PZT壓電陶瓷涂層的最佳工藝參數(shù)為噴涂距離90mm、噴涂電流400A、噴涂電壓85V、主氣流量3.0m3/h，得到了涂層與基體的結(jié)合強度為53MPa

3、，孔隙率為2.75％的PMN-PZT智能壓電陶瓷涂層。
　?。?）涂層表面有一定粗糙度，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由含鉛量多的明亮區(qū)域以及含鉛量少的較暗區(qū)域組成，這是由噴涂過程的受冷不均勻造成的。涂層平均硬度為427HV0.025，材料的平均彈性模量和平均納米硬度分別為106.718GPa和6.811GPa。
　?。?） PMN-PZT涂層的介電性能穩(wěn)定較穩(wěn)定，隨著頻率的增加，介電常數(shù)值降低，居里溫度升高。極化電壓為3kV/mm，極化時間為