Працэс трансфарматара п'езаэлектрычнага керамічнага пераўтваральніка

Вытворчасць і даследаванне п'езаэлектрычныя керамічныя матэрыялы для магутных п'езаэлектрычных трансфарматараў У даследаванні п'езаэлектрычных керамічных матэрыялаў кітайскія даследаванні адносна адсталыя. Паводле статыстыкі, за шэсць гадоў 1997-2002, сярод больш чым 60 патэнтаў, апублікаваных у Кітаі на п'езаэлектрычную кераміку і яе прымяненне, было каля 50 заявак, з якіх толькі амаль 80 з іх. У Карэі ёсць 2 прадметы, а ў Кітаі толькі 4 прадметы, з якіх чакаецца, што толькі адзін будзе прымяняцца да п'езаэлектрычных трансфарматараў. У апошнія гады, хоць ніводная іншая замежная кампанія не прадставіла патэнтаў на даследаванне і прымяненне п'езаэлектрычных керамічных матэрыялаў у Кітаі, яны могуць выкарыстоўвацца для вытворчасці п'езаэлектрычнай керамікі на аснове PZT для п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў высокай магутнасці. Яго можна выкарыстоўваць для вырабу п'езаэлектрычных трансфарматараў з выхадны магутнасцю больш за 30 Вт. Ён быў паспяхова прыменены да люмінесцэнтных лямпаў для штодзённага выкарыстання. Pz24 на аснове PZT ад Ferroperm таксама паспяхова выкарыстоўваецца для пераўтваральнікаў высокай магутнасці. Хаця ў нашай краіне некаторыя навукова-даследчыя інстытуты выкарыстоўвалі п'езаэлектрычныя матэрыялы на аснове матэрыялаў NEC для падрыхтоўкі п'езаэлектрычных трансфарматараў з выхадной магутнасцю ніжэй за нізкі (але сітуацыя з даследаваннем і прымяненнем п'езаэлектрычнай керамікі па-ранейшаму не выклікае аптымізму.

Паколькі шматслойныя п'езаэлектрычныя керамічныя трансфарматары лёгка дасягнуць мініяцюрызацыі і высокай выходнай магутнасці, некаторыя даследчыкі ў краіне і за мяжой часта выкарыстоўваюць шматслаёвую структуру ў даследаванні п'езаэлектрычных трансфарматараў. Самая простая структура шматслаёвага п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара тыпу Розена можа разглядацца як кампазітны і спрошчаны працэс у напрамку таўшчыні з дапамогай мноства суцэльных п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў тыпу Розена. Уваходны канец па чарзе ламінаваны і абпалены а п'езаэлектрычны керамічны дыск і электродны матэрыял, што непазбежна ўключае праблему сумеснага ўзгарання паміж п'езакерамічным матэрыялам і электродным матэрыялам. У цяперашні час многія п'езакерамічныя матэрыялы PZT для п'езаэлектрычных трансфарматараў маюць праблему празмерна высокай тэмпературы (> 11000C). Пры вытворчасці шматслойных п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў неабходна выкарыстоўваць больш высокую долю электродных матэрыялаў, якія змяшчаюць каштоўныя металы. У вытворчасці п'езаэлектрычных трансфарматараў кошт электродных матэрыялаў складае каля 2/3 ад агульнай кошту. Такім чынам, каб знізіць сабекошт вытворчасці, п'езаэлектрычны матэрыял п'езаэлектрычнага трансфарматара з'яўляецца абавязковым, але антыакісляльныя характарыстыкі асноўнага металу пры высокай тэмпературы вельмі дрэнныя. З-за прастаты і эканамічнасці працэсу большасць вытворцаў п'езаэлектрычных прылад у Кітаі ў цяперашні час выкарыстоўваюць спяканне ў акісляльнай атмасферы падчас вытворчасці. Калі тэмпература спякання вышэй за 1100° C, асноўны метал, напрыклад, Ni, лёгка акісляецца, што павялічвае супраціўленне кантакту паміж электродам і керамічным матэрыялам і аказвае вялікі негатыўны ўплыў на прыладу. У цяперашняй сітуацыі ёсць два спосабы «рутэніевай металізацыі» электродаў п'езаэлектрычных прылад: па-першае, пры ўмове, што прадукцыйнасць прылады не ўплывае, тэмпература спякання п'езакерамічнага матэрыялу, які выкарыстоўваецца, адпаведна зніжаецца, тым самым памяншаючы ток унутраных памяшканняў. Колькасць каштоўнага металу п'езакерамікі выкарыстоўваецца ў шырока распаўсюджаным срэбным электродным матэрыяле; другі - прынятая дбайная 'металізацыя рутэнія', якая спекаецца ў аднаўленчай атмасферы. Рэалізацыя другога шляху для бягучага вытворчасці электронных п'езакерамікі Кітая, цяжкасць вельмі вялікая. Паколькі большасць цяперашніх электронных завода па вытворчасці керамікі ў Кітаі, выкарыстанне акісляльнай атмасферы печы ступеністага тыпу. Дасягненне аднаўленчага спякання азначае істотную замену арыгінальнага абсталявання, што, відавочна, невыносна для вытворчасці электроннай п'езакерамікі ў Кітаі, які пачаўся са спазненнем. Такім чынам, дасягненне нізкага гарэння з'яўляецца адным з напрамкаў даследаванняў магутных п'езаэлектрычных трансфарматарных матэрыялаў. Такія характарыстыкі існуючых бессвинцовых матэрыялаў не з'яўляюцца здавальняючымі. Хоць у галіне п'езаэлектрычных даследаванняў выкарыстанне бессвінцовых матэрыялаў для замены існуючых матэрыялаў PT або PZT з'яўляецца будучай тэндэнцыяй, і гэтага цяжка дасягнуць у кароткатэрміновай перспектыве з-за існуючых навуковых і тэхналагічных умоў. У той жа час Qm і Kp чыстых матэрыялаў PZT з'яўляюцца парай узаемна абмежавальных фактараў, адзін высокі, а другі павінен быць нізкім. Такім чынам, у галіне даследаванняў магутных п'езаэлектрычных матэрыялаў вочы даследчыкаў у асноўным сканцэнтраваны на ламантаце свінцу (PMS), німанаце свінцу (PMN), ніябаце свінцу і цынку (PZN) і іншых кампанентах і PZT. Даследаванне трох-, чацвярцічных або шматмерных сістэм. З прыведзеных вышэй прыкладаў відаць, што магутная п'езаэлектрычная кераміка мае наступныя характарыстыкі з пункту гледжання складу: асноўнымі кампанентамі магутнай п'езаэлектрычнай керамікі з'яўляюцца ў асноўным PZT, а стаўленне Zr/Ti знаходзіцца паблізу квазігамафазнай мяжы. У асноўным гэта звязана з існаваннем квазігамафазнай мяжы паміж расслабленым сегнетоэлектрычным комплексам і п'езафазам PZT. З-за існавання квазіаднастайнай мяжы фаз існуе вялікая прастора для рэгулявання выбару і распрацоўкі складу матэрыялу і характарыстык. Новыя вынікі даследавання квазігамафазнай мяжы таксама паказваюць, што C20-221: існуе монаклінная сегнетоэлектрычная фаза на квазігамафазнай мяжы, і палярная вось манакліннай сегнетоэлектрычнай фазы можа знаходзіцца паміж імі. У любым кірунку, так што ў матэрыяле складу паблізу квазігамафазнай мяжы адхіленне дамена падчас палярызацыі адбываецца лягчэй, а п'езаэлектрычныя ўласцівасці матэрыялу паблізу квазігамафазнай мяжы аптымальныя. Паколькі тэмпература Кюры расслабленых сегнетоэлектрыкаў адносна нізкая, напрыклад: Pb (Z n, /3Nb2/3), яе Tc = 1400C, таму, каб гарантаваць, што матэрыял мае больш высокую тэмпературу Tc, утрыманне PZT у гэтых сістэмах вышэй.

З дапамогай прыведзенага вышэй аналізу даступныя наступныя прынцыпы выбару і распрацоўкі матэрыялаў для магутных п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў: