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 падала патэнты 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. Нягледзячы на ​​​​тое, што 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 ўсё яшчэ не аптымістычная.

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. Пры 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 выкарыстоўванага п'езакерамічнага матэрыялу адпаведна зніжана, тым самым памяншаючы ток унутраных рэсурсаў. Колькасць п'езакерамікі з каштоўнага металу 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 сучасных заводаў па вытворчасці электронных керамікі ў Кітаі, выкарыстанне акісляльнай атмасферы акісляльнай 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 квазіаднароднай мяжы фаз існуе вялікая прастора для рэгулявання выбару і распрацоўкі складу матэрыялу і прадукцыйнасці. 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.

Дзякуючы прыведзенаму вышэй аналізу, наступныя прынцыпы даступныя для выбару і распрацоўкі матэрыялаў для магутных п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў: