Language
Kyke: 12 Skrywer: Werfredakteur Publiseertyd: 2019-10-29 Oorsprong: Werf
PZT piëzo-elektriese keramiek het die eienskappe van hoë curie-temperatuur, sterk piëzo-elektrisiteit, maklike dopingmodifikasie en goeie stabiliteit. Sedert die 1960's was dit 'n warm plek van aandag en navorsing, en dit het die veld van piëzo-elektriese keramiek oorheers. Wat die voorbereidingsproses van PZT piëzo-elektriese keramiek betref, het Pzt-poeiersintese en verdigtingsintering die grootste invloed op die kwaliteit van PzT-produkte. PzT ultrafyn poeier het die voordele van fyn deeltjiegrootte, groot spesifieke oppervlakarea en hoë reaktiwiteit, wat sintertemperatuur kan verminder, loodverdamping kan verminder, akkurate stoïgiometrie verseker en die werkverrigting van PZT-produkte kan verbeter. Daarom het die voorbereiding van ultrafyn PZT-poeier geword onderwater piëzo-buis . Die fokus van elektriese keramieknavorsing. In onlangse jare is baie nuwe metodes ontwikkel vir die studie van ultrafyn PZT-poeiervoorbereiding. Benewens die tradisionele fase-fase metode, sluit die vaste fase metode die mikrogolf bestraling metode, meganiese chemiese metode poort, en die reaksie sinter metode in. Die vloeistoffase-metode het die voordele van lae sintesetemperatuur, eenvoudige toerusting, maklike werking, lae koste, ens., en wat gebruik is vir die bereiding van PZT-poeier, soos sol-gel-metode, hidrotermiese metode, presipitasiemetode'. Daar is egter steeds baie tekortkominge in die voorbereiding en werkverrigting van PZT piëzo-elektriese keramiek, insluitend die poeierverouderingseienskappe van bogenoemde produkte en die maklike veroudering van die produk bogenoemde. probleme en die navorsingsvordering om hierdie probleme op te los, word soos volg bespreek, en enkele voorstelle vir die ontwikkeling van Pzt piëso-elektriese keramiek word voorgehou.
1 poeier agglomerasie
Poeieragglomerasie sluit gewoonlik sagte agglomerasie en harde agglomerasie in. Sagte agglomerasie word gevorm deur die versterking en interaksie van van der Waals-krag, elektrostatiese aantrekking en kapillêre krag tussen deeltjies soos die grootte van die poeierdeeltjies afneem; harde agglomerasie is te wyte aan die chemies gebonde binding tussen die groepe. Die aksie vorm 'n oorbruggende suurstofbinding, en die oorbruggende suurstofketting tussen die deeltjies tree in wisselwerking om te vorm. Die agglomerasieprobleem is die belangrikste faktor wat die uitstekende prestasie van ultrafyn PzT-poeier beïnvloed, en dit beïnvloed ook die kwaliteit van PZT-produkte grootliks. Dit is omdat PZT-materiale funksionele materiale is. Die basiese vereistes vir sintetiese poeiers is hoë suiwerheid, ultrafyn, eenvormige deeltjiegrootteverspreiding, goeie verspreiding, stoïgiometriese akkuraatheid en eenvormige doping. Daarby. Die voorkoms van agglomerasie in PZT piëzo keramiek pyp bismut sintese sal lei tot 'n afname in massadigtheid en ongelyke morfologie, en sal 'n groot aantal porieë inbring wat lei tot die ongelyke mikrostruktuur, wat die digtheid van die gesinterde liggaam ernstig beïnvloed, en kan ook lei tot die tweede sinterproses. Sekondêre herkristallisasie, waardeur die piëso-elektriese en termo-elektriese eienskappe van die PZT-artikel verminder word. Daarom is die vermindering of vermyding van agglomerasie in die sintese van ultrafyn PzT poeier 'n voorvereiste vir die voorbereiding van hoë werkverrigting PZT piëso-elektriese keramiek. Die agglomerasie in die voorbereiding van PZT-poeier sluit twee vorme van sagte en harde agglomerasie in. Die agglomerasiemeganisme verskil ook vir verskillende poeiervoorbereidingsmetodes. Die tradisionele vastefase-metode vir die sintetisering van PZT-poeier word gekenmerk deur herhaalde balmaal en hoë kalsinasietemperatuur. Herhaalde balmaal lei nie net onsuiwerhede in nie, maar oormaal lei ook tot die vorming van agglomerasie. In die besonder, die meganochemiese metode wat ontwikkel is, gebruik hoofsaaklik meganiese energie en voltooi die PZT-fasesintese, en die baltyd is so lank soos die lug. Dit is makliker om onsuiwerhede in te voer en poeieragglomerasie te veroorsaak. Oormatige kalsinasietemperatuur kan ook poeieragglomerasie veroorsaak. Die vloeistoffase-metode word gebruik om PZT-poeier te sintetiseer. Omdat vastefase-deeltjies in die vloeistoffase gevorm word, ondergaan hulle oor die algemeen kernvorming, groei, samesmelting en agglomerasie. Daarom kan die geagglomereerde struktuur gevorm word wanneer dit 'n vastefasedeeltjie is wat in die vloeistoffase gevorm word. As gevolg van die bruin beweging is die deeltjies naby aan mekaar. Wanneer die kinetiese energie tussen die deeltjies groter is as die versperring wat die agglomeraat vorm, tussen die teer deeltjies onder die aksie van die beweging, herenig hulle mekaar. Tweedens, in die proses van vastestof-vloeistof-skeiding, met die uitskakeling van die laaste deel van die vloeistoffase, word die vastefasedeeltjies na aan mekaar gebring as gevolg van die oppervlakspanning. Veral die sintese van PZT-poeier met water as oplosmiddel. Die spore water wat uiteindelik tussen die deeltjies agterbly, sal die deeltjies en deeltjies styf saambind deur waterstof. Daarbenewens word die voorbereide PZT-poeiervoorloper oor die algemeen by 500 tot 700° C gekalsineer, wat ook poeieragglomerasie kan veroorsaak, en kan ook veroorsaak dat die gevormde agglomerate die vorming van geagglomereerde strukture vererger as gevolg van plaaslike sintering. Dit kan gesien word dat P ZT poeier deur medepresipitasiemetode voorberei word. Elke stadium van saampresipitasie, graangroei tot spoel, droog en kalsinering van die neerslag kan deeltjiegroei en vorming van agglomerate tot gevolg hê. Volgens die vorming van agglomerasie kan die vermindering of vermyding van deeltjiegroei en agglomerasie in die voorbereiding van ultrafyn PZT-poeier oorweeg word uit die volgende aspekte: een is die skeiding van kernvorming en groeiproses, bevorder kernvorming, beheer groei; verseker groot nukleasietempo tien groeitempo's, dit wil sê om te verseker dat die PZT-poeiervoorloper gegenereer word onder 'n groot mate van onderverkoeling of hoë oorversadiging. Die tweede is die voorkoming van PZT poeier agglomerasie. Dit sluit in hoe om die vorming van agglomerasie tydens poeierbereiding te inhibeer en hoe om agglomerasie na agglomerasie uit te skakel. Die metode vir die inhibering van agglomerasie tydens poeierbereiding sluit in: (1) die keuse van redelike reaksietoestande (soos PH-waarde, reaksiekonsentrasie en temperatuur, ); (2) spesiale behandeling tydens poeiersintese of droging; insluitend poeier sintese proses benatter bygevoeg en gefiltreer met 'n organiese oplosmiddel, en die oppervlak spanning van die benatter is laag. Daarom kan 'n poeiervoorloper met 'n ligter graad van agglomerasie verkry word; 'n spesiale droogproses word in die droogproses aangeneem, hoofsaaklik vriesdroging, superkritiese droging, en ver-infrarooi droging, ens. Die basiese beginsel is om die gas-vloeistof met 'n groot oppervlakspanning uit te skakel. Die koppelvlak, of die deeltjies is vas en kan nie naby mekaar wees nie. Byvoorbeeld, vriesdroging is om 'n lae temperatuur en 'n negatiewe druk te gebruik om die rou vloeibare medium wat gevries is tot 'n vaste fase onder 'n negatiewe druk te sublimeer, aangesien die vaste fase deeltjies in die rou vloeistof medium gevries word. En daar is geen gas-vloeistof-koppelvlak met 'n groot oppervlakspanning in die kapillêre tussen die deeltjies nie, wat die probleem van ernstige agglomerasie wat deur die vloeistofbrug veroorsaak word, vermy word.
(3) Kies die beste kalsineringstoestande of gebruik spesiale prosesse, soos die gebruik van mikrogolfverhitting sonder hitte-oordrag, hoë energiedoeltreffendheid en ander eienskappe om die tradisionele hoë-temperatuur elektriese oond te vervang, by 600. c .'n Enkelkomponent PZT-poeier is verkry. Metodes vir die uitskakeling van agglomerasie na vorming van agglomerate is afsetting of sedimentasie, maal en ultrasoniese behandeling, byvoeging van 'n dispergeermiddel, en dies meer. Byvoorbeeld, Wang Xicheng ' gebruik metaalalkoksied en nitraat as grondstowwe, beheer streng samestelling generering, wasgoed en die seleksietoestande van die dispersie, neem vriesdroogtegnologie aan, en ondergaan dan redelike kalsinasieproses om 'n eenvormige samestelling te vorm sonder harde agglomerasie. Liggaam, enkel perovskietfase van mikron (5T4) sinter aktiwiteit van mikron (5T4) mikropoeier word gevorm deur koue isostatiese pers (cIP) tegnologie, verdigting sintering kan bereik word by 800 ° c, en die relatiewe digtheid daarvan word bereik.
Die invloed van stoïgiometriese stoïgiometrie op die kwaliteit van PZT-produkte sluit hoofsaaklik z-aspekte in: Eerstens, die loodverdamping tydens die sinterproses van PZT piëso-elektriese keramiek veroorsaak dat die komponente van die akkurate stoïgiometrie afwyk en die werkverrigting van die produkte word verminder; aan die ander kant, die zr/ in die komponente. Die fluktuasie van Ti beïnvloed die stabiliteit van PzT-produkprestasie. Loodvervlugting word algemeen beskou as die gevolg van die hoë sintertemperatuur van PZT piëso-elektriese keramiek. Loodoksied het 'n relatief hoë versadigde dampdruk in hoë temperatuur omgewing, wat lei tot lood vervlugting. Hoe hoër die versadigde dampdruk, hoe makliker word lood vervlugtig, en zr met die verhoging van /Ti, neem die sintertemperatuur van PZT piëso-elektriese keramiek toe, en die versadigde dampdruk van loodoksied neem geleidelik toe. Loodverlies sal ernstiger word, so hoë zr/Ti PzT piëso-elektriese keramiek is moeiliker om te sinter, en te lae suurstofparsiële druk tydens sintering sal lei tot loodvervlugting. Die PZT-materiaal wat deur die konvensionele vastefase-metode voorberei is, het 'n sintertemperatuur van oor die algemeen 1 200 as gevolg van die lae aktiwiteit van die sintetiese poeier. Dit is maklik om 'n groot hoeveelheid loodverdamping te veroorsaak, produkprestasie is nie hoog nie, so die vastefase-metode van PZT-produkte moeilik om aan die hoë werkverrigtingvereistes van die toepassingsveld te voldoen. Op die oomblik is die hoofmaatreëls wat deur materiaalnavorsers tuis en in die buiteland vir loodvervlugting geneem word, soos volg: Eerstens word oormatige lood by die poeiersintese gevoeg. Oortollige lood word bygevoeg. In die aanvanklike stadium van sintering, as gevolg van die vorming van vloeistoffase, kan die kontakarea van die reaktante verhoog word, die diffusietempo van sirkonium, titanium en doteermiddels kan versnel word, en die eenvormigheid van die produk kan verbeter word; die vloeibare fase wat gevorm word, kan ook die diffusiebeweging van oplossing en presipitasie versnel, Bevorderend vir die herrangskikking en nou pakking van die deeltjies, versnel die verdigting van die produk. Wanneer die hoeveelheid lood wat bygevoeg word egter te veel is, sal die oortollige lood aan die een kant op die kristal neerslaan, wat die werkverrigting van die produk sal verminder. Aan die ander kant sal dit maklik veroorsaak dat die plaaslike konsentrasie van titaan in die PzT komponent te hoog is, en die oplosbaarheid in die vloeibare fase loodoksied is groot droë zrOz. Oplosbaarheid, wat dus 'n hoë plaaslike titaaninhoud van die PZT-produk na sintering tot gevolg het, veral by die korrelgrens. Daardeur word die eenvormigheid van die mikrostruktuur van die produk beïnvloed en die werkverrigting van die produk verminder. Die byvoeging van oortollige lood beïnvloed die meganiese eienskappe van PZT piëzo-elektriese keramiekkomponente: wanneer die produk buitensporig in lood is, is 'n breukmodus 'n transkorrelbreuk. Tweedens, in die sinterproses van die produk, volgens die vervlugtigingsmeganisme van lood, word 'n redelike sinteringstelsel en spesiale maatreëls aangeneem. Dit word wyd gebruik om 'n sinteratmosfeervel en 'n dubbellaag bismuttegniek by te voeg om te sinter, en om die sinteratmosfeer te beheer om 'n oksiderende atmosfeer te wees. Dit sal loodvervlugtiging verminder en verkleuring van die produk voorkom. Onder 'n reducerende atmosfeer word Ti maklik tot T1 gereduseer ̈ om die produk donkerder te maak.
Die derde is om 'n gepaste hoeveelheid dopstowwe by te voeg. Doping verminder loodvervlugtiging en verbeter aan die ander kant PzT-produkprestasie. Die vierde is om die sintese van hoë-aktiwiteit PZT-poeier verder te bestudeer, sodat PZT piëso-elektriese keramiek verdig en gesinter kan word teen 'n temperatuur laer as dié van lood. Daarbenewens moet die meganisme van vervlugtiging van lood verder bestudeer word. Die vervlugtigingstemperatuur van loodoksied in die hidrotermiese sintese van PzT-poeier is 924,71. c, en die reaksietemperatuur tussen die deeltjies ̈ . Die reaksie temperatuur tussen die vaste fase sintese P ZT poeier deeltjies by 26 ° C was 47. c. Die oksidasietemperatuur van loodoksied is 29 ° C; die laagste eutektiese temperatuur van die P ZT-stelsel is 838. c. Dit kan gesien word dat redelike prosesmaatreëls geneem moet word volgens die vervlugtigingsmeganisme van lood en die voorbereidingsmetode van PZT-poeier om loodvervlugting te verminder en die prestasie van PZT-produkte te verbeter.
5 Doping
Studies het getoon dat PZT-produkprestasie nou verwant is. Tans, vir die studie van PZT-materiale, is zr/Ti hoofsaaklik gekonsentreer in die reeks van 53/47 en 95/5. Om slegs op verskillende zr/T- te vertrou om die werkverrigting van PZT-produkte te verbeter, kan egter nie aan die vereistes van PZT-produkte in verskillende velde voldoen nie. Dit is ook nodig om die produkte te verbeter deur 'n gepaste hoeveelheid doteermiddels op grond van zr/Tl te kies. terwyl die effek van fluktuasies in zr/Ti op die prestasiestabiliteit van pzt-artikels verminder word. Die toevoeging kan wedersyds oplosbaar wees in die hoofkristalrooster en kan in die korrelgrens in die vorm van die tweede fase neerslaan.wanneer dit wedersyds oplosbaar is, kan die werkverrigting of struktuur van die hoofkristallyne fase verander word volgens die hoeveelheid byvoeging; wanneer dit nie onderling oplosbaar is nie. As die tweede fase word die korrelgrens aangetas, wat die bindingskrag of korrelgrenseienskap tussen die kristalkorrels beïnvloed. Die hoofeffekte van doping sluit in die vorming van vakatures, inhibisie van graangroei, vorming van beesvloeistoffase en uitbreiding van die sintertemperatuurreeks. Terselfdertyd, volgens die rol van die doteermiddel in die PZT piëso-elektriese keramiek, kan dit in drie tipes verdeel word: skenkerdotering, akseptordotering en veranderlike ioniese saamgestelde doping. In die dopingmodifikasiestudie van PZT piëso-elektriese keramiek, is La, Mn2- en Nb in groot hoeveelhede bestudeer. Die effek van gedoteerde Nbzos op PzT65/35 materiaal wat deur vastefase metode voorberei is, is bestudeer. Daar is gevind dat die byvoeging van niobium verdigting en sintering aansienlik bevorder het, en die groei van niobium inhibeer met die verhoging van niobiuminhoud as gevolg van Nb0. Die versterking van die oktaëdriese elektrostatiese aksie veroorsaak dat die spanning van die romboïede eenheidsel van PzT gespanne word. Die eenheidsel is geneig om op die oppervlak gestrek te word, wat die produk maklik maak om te polariseer, en dra ook by tot die verbetering van sy anti-verouderingseienskap. Die 'oplosbaarheid' limiet in die PZT materiaal is 7 mol%. Wanneer die hoeveelheid minder as 7 is, is die aluminium en die perovskiet kristalrooster heeltemal onderling oplosbaar. Op hierdie stadium is die produk heeltemal in die perovskietfase. Dit vertoon skenkeronreinheid eienskappe; wanneer dit bygevoeg word in 'n hoeveelheid groter as 7 mol, sal oormaat rutenium reageer met lood of titanium, wat lei tot die produksie van 'n tweede fase, soos 'n fluorietfase, wat die diëlektriese en piëso-elektriese eienskappe van die artikel verminder. Die effek op die mikrostruktuur en piëso-elektriese eienskappe van PZT-materiale, en die valensietoestand van mangaan in PZT-materiale is deur EsR bepaal. Die resultate toon dat die oplosbaarheid van mangaan in Pz-butielmateriale hoofsaaklik in die vorm van Mn en Mn5+ is. 1.5nlol', wanneer mangaan inhoud
4. Veroudering
Veroudering verwys na die eienskap dat die elektriese prestasieparameters van PZT-artikels mettertyd verander. Ons weet dat PZT piëzo-elektriese keramiek aan ABO behoort. Die perovskietstruktuur bestaan uit drie kristalfases van kubieke, tetragonale en ruitvormige. Volgens zr/T1 kan verskillende kristalfases geproduseer word, en die geaktiveerde katioon is tipe A-ioon. Onder die curie-temperatuur betree die A-tipe of B-tipe ione 'n sekere posisie, wat spontane polarisasie produseer en domeine vorm, maar die hoek tussen aangrensende domeine kan slegs 90 of 180 wees. Dit is te wyte aan óf Die spontane polarisasie van die ferro-elektriese domeinstruktuur laat die oriëntasie van die ekwivalent van die ferro-aksisiese struktuur in die aksisasie van die aksisasie toe. ferro-elektriese liggaam. Terselfdertyd word die ferro-elektriese domeinstruktuur ook beperk deur die spontane spanning van die kristal. Die fase moet verseker dat die spontane spanning wat deur die aangrensende domeine in die domeinwande gegenereer word versoenbaar kan wees, dus kan die hoek van die aangrensende domeine van F slegs 90 of 180 wees. Terselfdertyd moet die gesinterde piëzo-keramiekprodukte in sterk gelykstroom wees. Onder die werking van die veld word die spontane polarisasie van elke domein gedwing om in lyn te wees, waardeur die oorblywende polarisasie gegenereer word, dit wil sê, 'n piëso-elektriese effek vertoon. Die gepolariseerde PZT piëzo-elektriese keramiekskyf word gedwing om die intra-sel versteuring te jaag as gevolg van die polarisasie elektriese veld. Die rangskikking van 90 slap en 180. domeinstuur, ordelike rangskikking, en die spontane polarisasie-as in die eenheidsel is 'n bietjie langer as die nie-spontane polarisasie-as, en die vervormingsput genereer 'n groot interne spanning wanneer dit draai. Nadat die eksterne elektriese veld verwyder is, veroorsaak hierdie interne spanning die interne wanbalans van die eenheidsel. en stoor meer interne energie, wat lei tot die 90 wat gedraai is. Die nuwe domein word herstel na die ongeordende rangskikking voor polarisasie om die interne spanning geleidelik vry te stel. Daarom hou die oorblywende polarisasie verband met hierdie . Wanorde en geleidelik afneem, diëlektriese en piëso-elektriese parameters sal dienooreenkomstig verander. Dit kan gesien word dat die versteuring van nuwe domeine die wortel van die verouderingsmeganisme is. Die verouderingswette sluit gewoonlik lineêr, nie-lineêr en geleidelik in. Daar is drie tipes naby-lineêre. Die faktore wat die veroudering van PZT-produkte beïnvloed, sluit eksterne en interne faktore in. Eksterne faktore hou verband met die gebruiksomgewing. Interne faktore soos temperatuur en humiditeit is nou verwant aan domeinstruktuur en domeinbeweging, wat te wyte is aan hoë elektriese veld. Die polarisasie-inversieproses word voltooi deur die beweging van domeinmure en die generering en beweging van nuwe domeinmure. Die domeinstruktuur is nou verwant aan die mikrostruktuur na sintering soos korrelgrootte, korrelgrens, ens. Wanneer die korrelgrootte klein is .Wanneer die grootte van die domeinwand soortgelyk is, sal die ontwikkeling van die ferro-elektriese domeinstruktuur en die beweging van die domeinwand belemmer word. Spesifiek, soos die korrelgrootte toeneem, verminder die korrelgrensvolumefraksie, en die koppeling tussen die korrelgrens en die domeinwand verminder. Domein die oriëntasie is moeiliker, en die domeinwandbeweging word ernstig onderdruk, so die oorblywende polarisasie en diëlektriese konstante neem toe met die verhoging van die korrelgrootte, en die dwingende veldsterkte neem af. Die dikte en eienskappe van die korrelgrens het ook 'n effek op die domeinstruktuur. Die graangrens is gunstig vir die ontwikkeling van die domein oor die graangrens en verbeter die piëso-elektrisiteit van die produk.
