3-3型壓電復(fù)合材料的制備及結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、3-3連通型壓電復(fù)合材料體積密度較低、靜水壓靈敏度高,與水之間的特性阻抗率匹配和耦合好,在超聲檢測(cè)領(lǐng)域中獲得了較為廣泛的應(yīng)用。本文在對(duì)文獻(xiàn)調(diào)研和分析3-3壓電復(fù)合材料研究現(xiàn)狀及進(jìn)展的基礎(chǔ)上,基于流延成型工藝,采用流延-定向堆垛法,以陶瓷相PZT和第二相石墨粉兩種粉料制備出PZT與石墨兩相三維規(guī)則交互排列的塊體,大氣燒結(jié)下石墨全部氧化后得到具有三維連通孔結(jié)構(gòu)的PZT陶瓷。所得連通孔排列整齊、規(guī)律,孔大小和排列可控。以空氣為第二相的3-3復(fù)

2、合材料,經(jīng)極化后得到具有壓電性能的3-3型壓電復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為3-3連通孔的制備和性能測(cè)試兩部分。制備工藝著重考慮流延參數(shù),燒結(jié)曲線的確定以及極化條件。選擇了球磨時(shí)間48h,粉料與粘結(jié)劑體積配比為1：2,刮刀間隙500μm左右的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。燒結(jié)過(guò)程分排膠和燒成兩步,排膠過(guò)程由室溫～200℃以前采用3℃/min的升溫速率。200～600℃為主要失重區(qū),采用1℃/min的低速升溫。同時(shí),為了保證粘結(jié)劑的完全排除,在200℃、400℃、6

3、00℃分別保溫一小時(shí)。燒成階段采用快燒,直接升溫到1280℃保溫90min,隨爐冷。排膠過(guò)程在氧氣充足條件下完成,燒成過(guò)程需要埋燒。極化過(guò)程采用120℃,3Kv/mm極化15min,得到較好的壓電性能。討論制備工藝過(guò)程中各步驟工藝參數(shù),制備出L1：L2=2時(shí)孔隙率為21.4％-57.9%,L1：L2=1時(shí)孔隙率為16.4%-43.9%,L1：L2=0.5時(shí)孔隙率為28.8%-65.1%的3-3型壓電復(fù)合材料；性能測(cè)試表明,隨著孔隙率的升