عامل الجودة الميكانيكي للسيراميك الكهرضغطي Qm واستقراره في درجة الحرارة

يميز عامل الجودة الميكانيكية Qm الطاقة التي يستهلكها الجسم الكهرضغطي للتغلب على الاحتكاك الداخلي أثناء الرنين. يتم تعريفها على النحو التالي: Qm = 2π. الطاقة الميكانيكية المخزنة في الهزاز أثناء الرنين تكرر طاقة الفقد الميكانيكي للهزاز في الأسبوع. تعكس قيمة العامل Qm الفقد الميكانيكي للمادة الكهرضغطية. كلما كانت الخسارة الميكانيكية أصغر، زادت قيمة Qm. عند حساب قيمة Qm للمادة، يتم استخدام الصيغة التقريبية التالية لمخطط الدائرة المكافئة للهزاز الكهرضغطي:
Qm = 1/ 4π( C0 + C1) R1Δf ,

حيث C0 هي السعة الساكنة قضيب الكوارتز البلوري الخزفي ، R1 هي المقاومة المكافئة لرنين الهزاز، C1 هي السعة الديناميكية للهزاز، وΔf هو الفرق بين تردد الرنين fr للهزاز وتردد الرنين المضاد fa. بشكل عام، يتم استخدام طريقة خط النقل. ويتم الحصول على Δf وR1 وما إلى ذلك، ومن ثم يتم حساب Qm. من دالة الطاقة الحرة الديناميكية الحرارية، تتم مناقشة المصدر المادي لقيمة Qm، ويتم اشتقاق الصيغة: ويتم التحقق من قيمة Q-1m تجريبيًا لتكون متناسبة مع فقدان العزل الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، في التجربة على أساس ذلك، يتم التعبير عن قيمة Qm كميًا كدالة لكمية الشحنة الفضائية ومقاومة الحجم، ويتم الحصول على الصيغة التجريبية: Qm = (800 lgρ - 7500) { ( Ps - Pi) / Ps - 0. 2} + 250. حيث ρ هي المقاومة السائبة للمادة، Ps هي قيمة استقطاب التشبع، و Pi هي يتم تحديد قيمة الاستقطاب في حلقة التباطؤ التي يتم الحصول عليها مباشرة بعد تطبيق المجال الكهربائي المتناوب، (Ps - Pi) / Ps هو المكافئ ومقدار الشحنة الفضائية. عندما (بس - باي) / بس ≥0. 2 ، ρ ≥109Ω·cm، وهو في اتفاق جيد مع النتائج التجريبية. تم تنفيذ جوهر وتوصيف Qm من الناحية النظرية والتجريبية. مناقشة متعمقة. وهذا يساعدنا على مواصلة دراسة حجم Qm واستقرار درجة الحرارة.

القياس لتحسين قيمة Qm واستقرار درجة الحرارة

تعديل المنشطات
بالإضافة إلى تغيير نسبة الأنظمة الثنائية والثلاثية والرباعية، فإن قيمة Qm لـ يمكن تحسين قرص السيراميك الانضغاطي لمادة PZT إلى حد ما، كما أن تعاطي المنشطات في المكون الرئيسي للمادة يمكن أن يزيد من تحسين خصائص المادة، بما في ذلك الحجم واستقرار درجة الحرارة لقيمة Qm. في دراسة الخواص الكهرضغطية لمواد PZT الصلبة عن طريق تطعيم المنغنيز، وجد أن Mn يمكنه ضبط قيمة Qm بسبب تغير التكافؤ في Mn. بالإضافة إلى ذلك، في النظام الرباعي Pb ( Mg1/ 3Nb2/ 3) (Mn1/ 3Nb2/ 3) يتم تطعيم المادة الكهرضغطية TiZrO3 بكمية معينة من CeO2، ويمكن الحصول على أقصى انحراف نسبي لـ Qm في نطاق -20-55 درجة مئوية (نسبة إلى قيمة Qm عند 25 درجة مئوية) | δ(قم)م | وتنخفض من 42% إلى 33%؛ الحد الأقصى للإزاحة النسبية لصيغة معينة لا يتغير تقريبًا عندما يتم تخدير Sr. يؤدي تعاطي المنشطات في مادة Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3) O3 Sn إلى تحسين ثبات درجة الحرارة المنخفضة لـ Qm. هناك حجتان لتعاطي المنشطات تفسران استقرار درجة حرارة Qm. يقال أن تدهور الخواص الكهربائية للمواد الكهرضغطية غالبًا ما يكون بسبب الشقوق الدقيقة داخل المادة. الناجمة عن النمو. بعد دخول المنشطات إلى الشبكة البلورية، يتم إنشاء إجهاد ضغط داخلي، مما يمنع نمو الشقوق الصغيرة إلى حد ما. من أجل تجنب زيادة مقاومة الرنين للمادة وضمان ثبات درجة الحرارة Qm. هناك طريقة أخرى للقول بأن بنية مادة تغيير المنشطات تشمل حجم الحبوب، وحالة حدود الحبوب، وثابت الشبكة، والكثافة، وما إلى ذلك، مما يؤدي إلى خصائص فيزيائية عيانية. وبالتالي تحسين تباين درجة الحرارة لقيمة Qm. عادةً ما تتم إضافة إضافات صلبة مثل Eu وYb وAl2O3 وMgO وما إلى ذلك لزيادة قيمة Qm؛ أثناء إضافة إضافات ناعمة مثل Nb2O5، La2O3، Ta2O5، وما إلى ذلك، خفض قيمة Qm، واستقرار درجة حرارة قيمة Qm أفضل من المنشطات الصلبة.

تحسين العملية
تؤثر عملية تحضير المواد الخزفية الانضغاطية، وخاصة التحضير والتكليس والتلبيد والاستقطاب الاصطناعي للمساحيق، بشكل مباشر على الكثافة وحجم الحبوب والخصائص الكهرضغطية للعينات. في الوقت الحاضر، تم تحسين استقرار درجة حرارة Qm من عملية التحضير. هناك بعض الصعوبات، ولكن يتم تعديل حجم QM من خلال عملية الإعداد. وقد شارك العديد من الباحثين. على سبيل المثال، سيراميك Cr3 + أيون Pb (Mn1/ 3Nb2 / 3) TiZrO3 حساس للغاية لدرجة حرارة التلبيد، وعندما تزيد درجة حرارة التلبيد، يتم تصلب الخواص الكهرضغطية. لذلك، يمكن التحكم في قيمة Qm بمرونة عن طريق تغيير درجة حرارة التلبيد. تقارن كاواساكي المنشطات مع تحضير المسحوق التقليدي عن طريق الحقن الحراري للمنشطات. تمت مناقشة أن بعض أيونات الشوائب مثل Fe3 + ستزيد من قيمة Qm بطريقة الحقن الحراري، بينما بعض الأيونات مثل Cr3 + تقلل من قيمة Qm. تم تحسين العملية لتحضير مادة السيراميك بأداء ممتاز، وهو ضبط قيمة Qm.

ومن الناحية النظرية تمت دراسة نسبة المواد وتعديل المنشطات. في الممارسة العملية، تحسين العملية هو ضبط قيمة Qm للمواد الخزفية الكهروإجهادية وتحسين استقرار درجة الحرارة، بحيث يمكن الحصول على مادة السيراميك الكهرضغطية على نطاق أوسع. طريقة فعالة للتطبيق.