Piezoelektrický keramický mechanický činitel jakosti Qm a jeho teplotní stabilita

Hodnota mechanického činitele kvality Qm charakterizuje energii spotřebovanou piezoelektrickým tělesem k překonání vnitřního tření během rezonance. Je definována jako: Qm = 2π . Mechanická energie uložená ve vibrátoru během rezonance rezonuje energii mechanické ztráty vibrátoru za týden. Hodnota faktoru Qm odráží mechanickou ztrátu piezoelektrického materiálu. Čím menší je mechanická ztráta, tím větší je hodnota Qm. Při výpočtu hodnoty Qm materiálu se pro ekvivalentní schéma zapojení piezoelektrického vibrátoru použije následující přibližný vzorec:
Qm = 1/ 4π( C0 + C1) R1Δf ,

Kde C0 je statická kapacita piezokeramická krystalová křemenná tyč , R1 je ekvivalentní odpor rezonance vibrátoru, C1 je dynamická kapacita vibrátoru a Δf je rozdíl mezi rezonanční frekvencí fr vibrátoru a antirezonanční frekvencí fa. Obecně se používá metoda přenosové linky. Získá se Δf, R1 atd. a poté se vypočte Qm. Z termodynamické funkce volné energie je diskutován fyzikální zdroj hodnoty Qm a je odvozen vzorec: a experimentálně ověřeno, že hodnota Q-1m je úměrná dielektrické ztrátě. Navíc se v experimentu na základě toho kvantitativně vyjádří hodnota Qm jako funkce množství prostorového náboje a objemového měrného odporu a získá se empirický vzorec: Qm = (800 lgρ - 7 500) { ( Ps - Pi) / Ps - 0. 2} + 250. Kde hodnota ρ je objemový odpor materiálu a objemový odpor je polarizace sa polarizace. určeno na hysterezní smyčce získané bezprostředně po aplikaci střídavého elektrického pole, ( Ps - Pi) / Ps je ekvivalent a množství prostorového náboje. Když ( Ps - Pi) / Ps ≥0. 2 , ρ ≥109Ω·cm, je v dobré shodě s experimentálními výsledky. Jak teoreticky, tak experimentálně byla provedena podstata a charakterizace Qm. Důkladná diskuse. To nám pomáhá dále studovat velikost Qm a jeho teplotní stabilitu.

Měření pro zlepšení hodnoty Qm a teplotní stability

Dopingová modifikace
Kromě změny poměru binárních, ternárních a kvartérních systémů se hodnota Qm Piezokeramický disk z materiálu PZT lze do určité míry zlepšit a dopování v hlavní složce materiálu může dále zlepšit vlastnosti materiálu, včetně velikosti a teplotní stability hodnoty Qm. Při studiu piezoelektrických vlastností tvrdých PZT materiálů dopováním manganu bylo zjištěno, že Mn může upravit hodnotu Qm v důsledku změny valence v Mn. Kromě toho je v kvartérním systému Pb ( Mg1/ 3Nb2/ 3) (Mn1/ 3Nb2/ 3) piezoelektrický materiál TiZrO3 dotován určitým množstvím CeO2 a maximální relativní odchylku Qm lze získat v rozmezí -20-55 °C (vzhledem k hodnotě Qm) při 25 °C | δ( Qm) m | klesá ze 42 % na 33 %; maximální relativní offset určité formulace je téměř nezměněn, když je Sr dopován. Dopování v materiálech Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3) O3 Sn zlepšuje nízkoteplotní stabilitu Qm. Existují dva argumenty pro doping, které vysvětlují teplotní stabilitu Qm. Uvádí se, že zhoršení elektrických vlastností piezoelektrických materiálů je často způsobeno mikrotrhlinami uvnitř materiálu. Způsobeno růstem. Po vstupu dopingu do krystalové mřížky vzniká vnitřní tlakové napětí, které do určité míry inhibuje růst mikrotrhlin. Aby se předešlo zvýšení rezonančního odporu materiálu a zajistila se teplotní stabilita Qm. Jiný způsob, jak říci, že struktura materiálu pro změnu dopingu zahrnuje velikost zrna, okrajové podmínky zrna, mřížkovou konstantu, hustotu atd., což má za následek makroskopické fyzikální vlastnosti. čímž se zlepší teplotní variace hodnoty Qm. Obvykle přidávání tvrdých přísad jako Eu, Yb, Al2O3, MgO atd. pro zvýšení hodnoty Qm; přidáním měkkých přísad, jako je Nb2O5, La2O3, Ta2O5 atd., snižte hodnotu Qm a teplotní stabilita hodnoty Qm je lepší než tvrdý doping.

Optimalizace procesu
Proces přípravy piezokeramických materiálů, zejména příprava, kalcinace, slinování a umělá polarizace prášků, přímo ovlivňuje hustotu, velikost zrna a piezoelektrické vlastnosti vzorků. V současné době se teplotní stabilita Qm zlepšuje z procesu přípravy. Existují určité potíže, ale velikost Qm je upravena z procesu přípravy. Bylo zapojeno mnoho výzkumníků. Například Cr3 + iontově dopované Pb (Mn1/ 3Nb2 / 3) keramika TiZrO3 je velmi citlivá na teplotu slinování. Při zvýšení teploty slinování dochází ke zpevnění piezoelektrických vlastností. Proto lze hodnotu Qm flexibilně řídit změnou teploty spékání. Kawasaki porovnává doping s konvenční práškovou přípravou tepelným injekčním dopingem. Diskutuje se, že některé ionty nečistot, jako je Fe3+, zvýší hodnotu Qm metodou tepelného vstřikování, zatímco některé ionty, jako je Cr3+, hodnotu Qm sníží. Proces je optimalizován pro přípravu keramického materiálu s vynikajícím výkonem, což je úprava hodnoty Qm.

Teoreticky je studován poměr materiálu a modifikace dopingu. V praxi je zlepšením procesu nastavení hodnoty Qm piezoelektrického keramického materiálu a zlepšení teplotní stability, takže piezoelektrický keramický materiál lze získat v širším měřítku. Efektivní způsob aplikace.