激光制備鎢青銅結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷研究.pdf

1、本論文將激光材料制備技術(shù)與改善壓電陶瓷物理性能的研究緊密結(jié)合，對(duì)激光制備鎢青銅結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　 論文首先從熱傳導(dǎo)方程出發(fā)，建立了激光輻照/燒結(jié)陶瓷溫度場(chǎng)模型，采用有限差分法和有限元方法對(duì)模型進(jìn)行求解。通過優(yōu)化計(jì)算方法和完善邊界條件，使得在降低運(yùn)算量的同時(shí)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果仍然吻合較好。分析了激光輻照溫度場(chǎng)與激光工藝參數(shù)的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上制定出合理可行的CO2激光輻照陶瓷的實(shí)驗(yàn)方案。
　　 研究

2、了激光對(duì)Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15陶瓷的輻照效應(yīng)，逐一分析了激光各工藝參數(shù)對(duì)激光輻照溫度場(chǎng)的影響，并在此基礎(chǔ)上制定出CO2激光輻照Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15陶瓷的實(shí)驗(yàn)方案。進(jìn)行了系統(tǒng)的激光輻照陶瓷實(shí)驗(yàn)，制備出壓電常數(shù)比普通燒結(jié)陶瓷明顯提高的Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15陶瓷，其中Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15陶瓷的剪切振動(dòng)模式壓電常數(shù)d15增大作用最

3、為明顯，從62pC/N提高到了120pC/N，提高將近一倍。分析表明：壓電性的提高與陶瓷剩余極化強(qiáng)度提高有關(guān)，而剩余極化強(qiáng)度的提高是因?yàn)樘沾删Я］^小易于偏轉(zhuǎn)，使陶瓷在極化時(shí)有較多的電偶極子沿施加電場(chǎng)方向取向，從而得到更大的極化強(qiáng)度；另外，激光輻照時(shí)的溫度梯度使陶瓷晶粒c軸在垂直于激光輻照方向上有某種程度的取向，陶瓷晶粒的取向也有利于鐵電、壓電性的提高；最后，激光輻照提高了陶瓷的密度，陶瓷致密度的提高也對(duì)其物理性能的提升有一定貢獻(xiàn)。

4、>　　 采用激光燒結(jié)技術(shù)在室溫、空氣氣氛的常壓條件下制備出比傳統(tǒng)爐燒工藝壓電性能更好的Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15和Sr1.86Ca0.14NaNb5Oi5陶瓷。通過數(shù)值模擬.優(yōu)化了激光燒結(jié)陶瓷的工藝參數(shù)。對(duì)激光燒結(jié)和傳統(tǒng)爐燒陶瓷的物理性能測(cè)試和比較表明，激光燒結(jié)技術(shù)不但可以在短時(shí)間內(nèi)制備出陶瓷而且制備出的陶瓷的壓電性能有所提高。對(duì)激光燒結(jié)壓電陶瓷的分析表明，激光燒結(jié)可以提高致密度.使晶粒尺寸較小并有一定的取向性