مشاكل مع مسحوق السيراميك الكهرضغطي PZT (2)

المشاهدات: 18 المؤلف: محرر الموقع وقت النشر: 2018-10-14 الأصل: موقع

استفسر

الأول هو فصل عملية التنوي والنمو، وهو ما يعزز التنوي ويتحكم في النمو، للتأكد من أن معدل التنوي أكبر من معدل النمو، أي ضمان أن يتم تشكيل سلائف مسحوق السيراميك الانضغاطي من مواد PZT تحت درجة كبيرة من التبريد الفائق أو التشبع الفائق العالي. ثانيا، منع تكتل مسحوق PZT يشمل كيفية منع التكتل أثناء تحضير المسحوق. 1. اختيار ظروف تفاعل معقولة (مثل الرقم الهيدروجيني وتركيز التفاعل ودرجة الحرارة؛ 2. تخليق المسحوق، عملية التجفيف والمعالجة الخاصة، بما في ذلك التوتر السطحي المنخفض أثناء تخليق المسحوق، بحيث يمكن الحصول على ضغط المسحوق بتكتل أقل؛ يتم استخدام عمليات تجفيف خاصة في عملية التجفيف، بشكل أساسي التجفيف بالتجميد، والتجفيف فوق الحرج، والتجفيف بالأشعة تحت الحمراء البعيدة، وما إلى ذلك. المبدأ الأساسي هو إزالة الواجهة بين الغاز والسائل مع توتر سطحي كبير، أو جعل الجزيئات ثابتة وغير ثابتة على سبيل المثال، التجفيد هو استخدام درجة حرارة منخفضة وضغط سلبي لتسامي الوسط السائل الخام المجمد إلى مرحلة صلبة تحت ضغط سلبي بسبب تجميد جزيئات الطور الصلب في وسط السائل الخام، ولا يوجد واجهة بين الغاز والسائل مع توتر سطحي كبير في الشعيرات الدموية بين الجزيئات، وبالتالي تجنب مشكلة التكتل الخطيرة الناجمة عن الجسر السائل.

اختيار أفضل ظروف التكليس أو العمليات الخاصة، مثل استخدام تسخين الميكروويف دون نقل الحرارة، وكفاءة الطاقة العالية وغيرها من الخصائص لتحل محل الفرن الكهربائي التقليدي عالي الحرارة، تم الحصول على جسم ساخن PZT مكون واحد عند 600 درجة مئوية. طرق محولات الطاقة للعناصر الكهرضغطية لإزالة التكتل بعد تكوين المجموعة هي: الترسيب أو الترسيب، والطحن والمعالجة بالموجات فوق الصوتية والمشتت، وما شابه. على سبيل المثال، يستخدم Wang Xicheng الألكوكسيدات المعدنية والنترات كمواد خام للتحكم بشكل صارم في ظروف الترسيب المشترك والغسيل والتشتت. باستخدام تكنولوجيا التجميد والتجفيف وعملية التكليس المعقولة، تكون المكونات متجانسة ولا تحتوي على أي تكتلات صلبة. مرحلة البيروفسكايت المفردة، نشاط تلبيد عالي لمسحوق ناعم PZT 52 بحجم ميكرون. تم تشكيله بواسطة تقنية الضغط المتوازن على البارد (CIP)، ويمكن تحقيق تلبيد التكثيف عند 800 درجة مئوية، وكثافته النسبية تصل إلى 98%.

التأثير على جودة PZT تشتمل منتجات عناصر القرص الكهرضغطية بشكل أساسي على جانبين: أولاً، يؤدي تطاير الرصاص أثناء عملية تلبيد السيراميك الكهرضغطي PZT إلى انحراف المكونات عن القياس الكيميائي الدقيق لتقليل أداء المنتجات؛ ومن ناحية أخرى، فإنه يشير إلى Zr/Ti في المكونات. يؤثر التقلب على استقرار أداء منتج PZT. يعتبر تطاير الرصاص عمومًا بسبب ارتفاع درجة حرارة تلبيد سيراميك PZT، وأكسيد الرصاص لديه ضغط بخار مشبع مرتفع نسبيًا في بيئة درجة الحرارة المرتفعة لتطاير الرصاص، وكلما زاد ضغط البخار المشبع. كلما تطاير الرصاص بسهولة أكبر، ومع زيادة Zr/Ti، تزداد درجة حرارة تلبيد السيراميك الكهرضغطي PZT، ويزداد ضغط البخار المشبع لأكسيد الرصاص تدريجيًا، ويصبح فقدان الرصاص أكثر خطورة، لذا فإن PZT مع السيراميك الكهرضغطي Zr/Ti العالي يكون أكثر صعوبة في التلبد، حيث أن الضغط الجزئي المنخفض للأكسجين أثناء التلبيد يمكن أن يتسبب في تطاير الرصاص. تتميز مادة PZT المحضرة بطريقة الطور الصلب التقليدية بنشاط تلبيد منخفض. تبلغ درجة حرارة التلبيد بشكل عام حوالي 1200 درجة مئوية، وهو ما يسهل التسبب في تطاير كمية كبيرة من الرصاص، وأداء المنتج ليس مرتفعًا. ولذلك، فإن منتج PZT الذي يتم تحضيره بطريقة الطور الصلب يصعب تلبية متطلبات الأداء. في الوقت الحاضر، التدابير الرئيسية التي اتخذها باحثو المواد في الداخل والخارج لتطاير الرصاص هي كما يلي: أولا، يتم إضافة الرصاص المفرط إلى تركيب المسحوق. في المرحلة الأولى من التلبيد يرجع ذلك إلى تكوين الطور السائل، والذي يمكن أن يزيد من مساحة التلامس للمواد المتفاعلة، ويسرع معدل انتشار الزركونيوم والتيتانيوم والمنشطات لتحسين توحيد المنتج؛ يمكن لمرحلة التشكيل السائل أيضًا تسريع الذوبان والترسيب. تسهل حركة الانتشار الترتيب والتعبئة الدقيقة للجزيئات. مما يسرع تكثيف المنتج. ومع ذلك، عندما تكون كمية الرصاص المضافة أكثر من اللازم، سوف يترسب الرصاص الزائد على حدود الحبوب من ناحية، مما سيقلل من أداء المنتج. من ناحية أخرى، فإنه سوف يسبب بسهولة التركيز المحلي للتيتانيوم في المكونات البلورية لأقراص بيزو تكون عالية جدًا، ويرجع ذلك إلى قابلية ذوبان TiO2 في أكسيد الرصاص في الطور السائل. وهو أكبر من قابلية ذوبان ZrO2، مما يتسبب في ارتفاع محتوى التيتانيوم المحلي لمنتج PZT بعد التلبيد، خاصة عند حدود الحبوب، مما يؤثر على توحيد البنية المجهرية ويقلل من أداء المنتج. تؤثر إضافة الرصاص الزائد أيضًا على الخواص الميكانيكية لمكونات السيراميك الكهرضغطية PZT: عندما يحتوي المنتج على زيادة مفرطة في الرصاص، يكون وضع الكسر هو الكسر الحبيبي؛ نقص الرصاص هو كسر حدود الحبوب.

ثانياً، في عملية تلبيد المنتج، وفقاً لآلية تطاير الرصاص، يتم اعتماد نظام تلبيد معقول وإجراءات خاصة. يتم استخدامه على نطاق واسع لإضافة طبقة جو التلبيد والتلبيد باستخدام تقنية البزموت ذات الطبقة المزدوجة، وللتحكم في جو التلبيد ليكون جوًا مؤكسدًا. سيؤدي ذلك إلى تقليل تطاير الرصاص ومنع المنتج من التحول إلى اللون الأسود. في جو مخفض، يمكن تحويل Ti4+ بسهولة إلى اللون الأسود بواسطة Ti3+ الأصلي.

والثالث هو إضافة كمية مناسبة من المنشطات. يؤدي تعاطي المنشطات من ناحية إلى تقليل تطاير الرصاص ومن ناحية أخرى يحسن أداء مقالات PZT. والرابع هو مواصلة دراسة تخليق مسحوق PZT عالي النشاط، بحيث يمكن للسيراميك الكهرضغطي PZT تحقيق التكثيف والتلبيد عند درجة حرارة أقل من نطاق درجة حرارة التطاير للرصاص. وبالإضافة إلى ذلك، فإن آلية تطاير الرصاص لا تزال بحاجة إلى مزيد من الدراسة.