3-3型壓電復合材料的制備及結構與性能研究.pdf

1、3-3連通型壓電復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,在超聲檢測領域中獲得了較為廣泛的應用。本文在對文獻調研和分析3-3壓電復合材料研究現(xiàn)狀及進展的基礎上,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,大氣燒結下石墨全部氧化后得到具有三維連通孔結構的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

2、合材料,經極化后得到具有壓電性能的3-3型壓電復合材料。實驗過程分為3-3連通孔的制備和性能測試兩部分。制備工藝著重考慮流延參數(shù),燒結曲線的確定以及極化條件。選擇了球磨時間48h,粉料與粘結劑體積配比為1：2,刮刀間隙500μm左右的實驗參數(shù)。燒結過程分排膠和燒成兩步,排膠過程由室溫～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,為了保證粘結劑的完全排除,在200℃、400℃、6

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