1-3型PZT-Epoxy壓電復(fù)合材料研究.pdf

1、本研究以制備出高性能的1-3型超聲探頭用壓電材料為目的，參考有限元分析軟件ANSYS的分析結(jié)果，采用改良的切割-填充法制備了壓電相體積分?jǐn)?shù)分別為42.75％和56.25%的1-3型 PZT/Epoxy壓電復(fù)合材料。在經(jīng)過了復(fù)合材料的研磨后，采用直流磁控濺射法在此復(fù)合材料的表面制備 NiCr/Au復(fù)合薄膜電極。研究中使用X射線衍射儀（XRD）分析了材料的物相及結(jié)構(gòu)；利用掃描電鏡（SEM）對(duì)所制備的NiCr/Au復(fù)合薄膜電極進(jìn)行了厚度和表面

2、形貌的測(cè)量與觀察；運(yùn)用霍爾效應(yīng)測(cè)試儀（HMS）測(cè)試了復(fù)合薄膜電極的導(dǎo)電性能；最后使用精密阻抗分析儀對(duì)所制備的復(fù)合材料進(jìn)行了性能的測(cè)試。
　　ANSYS分析結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的1-3型PZT/Epoxy壓電復(fù)合材料中壓電陶瓷相和環(huán)氧樹脂相上的應(yīng)力和位移分布都不均勻。壓電陶瓷相上的應(yīng)力遠(yuǎn)大于環(huán)氧樹脂相的應(yīng)力，但位移卻遠(yuǎn)小于環(huán)氧樹脂相的位移；壓電陶瓷相中間部分的應(yīng)力和位移較小，周圍的應(yīng)力和位移較大；而環(huán)氧樹脂相上的應(yīng)力和位移分布為靠近壓電

3、陶瓷相的應(yīng)力和位移較小，而遠(yuǎn)離壓電陶瓷相的應(yīng)力和位移較大。此外，我們還可以獲得此復(fù)合材料的諧振頻率（Fs）和反諧振頻率（Fp）。
　　切割結(jié)果顯示，本研究使用的改良切割-填充法能夠很好的保證所制備的1-3型壓電復(fù)合材料中壓電柱的斷裂率低于最大允許值；另外，使用精密數(shù)控研磨床和平面研磨機(jī)共同完成的1-3型壓電復(fù)合材料的研磨過程，既能很好的保證工件研磨加工的效率，又能保證研磨的質(zhì)量。
　　最后，對(duì)本研究所制備的NiCr/Au復(fù)合

4、薄膜電極進(jìn)行表面質(zhì)量和電學(xué)性能的分析，發(fā)現(xiàn)在復(fù)合材料電極厚度允許范圍內(nèi)，160 W濺射功率下制備的厚度為240 nm的NiCr合金薄膜與190 W濺射功率下制備的厚度為260 nm的純Au薄膜所組成的復(fù)合薄膜電極的表面質(zhì)量較好且電阻率最低。對(duì)最終制備的1-3型PZT/Epoxy壓電復(fù)合材料進(jìn)行性能分析后發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料中壓電相的體積分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合材料性能具有很大的影響，這與有限元分析的結(jié)果相符合。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中所制備的兩種不同體積分?jǐn)?shù)的1-3型P