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Studio sulla ceramica piezoelettrica PZT per sinterizzazione a bassa temperatura in fase liquida

Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2019-09-10 Origine: Sito

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I progressi nello sviluppo di ceramiche piezoelettriche PZT sinterizzate a bassa temperatura riguardano principalmente vetro, composti o composti a basso punto di fusione che possono essere risolti in forma solida con ceramiche piezoelettriche PZT.

4.1 Raffreddamento mediante aggiunta di una sostanza a basso punto di fusione

La temperatura di sinterizzazione del PZT Il sensore piezo-ceramico viene abbassato drogando il materiale a basso punto di fusione PbO·WO3 con il metodo della fase solida. Si è scoperto che quando la quantità di drogaggio PbO·WO3 è pari allo 0,5% in moli, la fase di perovskite pura può essere ottenuta mantenendola a 900 °C. La migliore prestazione della composizione si può ottenere mantenendola a 1100°C. costante dielettrica è 1593, perdita dielettrica tan δ = 0,019, coefficiente piezoelettrico d33 = 363,5 × 10 pCPN, coefficiente di accoppiamento elettromeccanico Kp = 0,596, fattore di qualità meccanica Qm = 88,4. Si è scoperto che il basso punto di fusione PbO·WO3 forma completamente una fase liquida durante il processo di sinterizzazione ed entra nel reticolo cristallino, che agisce come una sinterizzazione in fase liquida, la temperatura di sinterizzazione ed evita la formazione di due fasi. gli effetti delle diverse temperature di sinterizzazione sulla microstruttura e sulle proprietà piezoelettriche delle ceramiche piezoelettriche PMS-PZT. I risultati sperimentali mostrano che le ceramiche PMS - PZT possono ancora formare una struttura densa a media e bassa temperatura di sinterizzazione da 1100 a 1150 °C, e le proprietà piezoelettriche e dielettriche sono vicine a quelle ottenute alla temperatura di sinterizzazione ottimale (1240°C). Ciò è dovuto principalmente al fatto che PbO e Sb2O5 possono formare una fase liquida di transizione a una temperatura di sinterizzazione inferiore (da 1.100 a 1.150 °C), promuovendo così la densificazione del materiale e l'arricchimento come fase secondaria al confine del grano. All’aumentare della temperatura di sinterizzazione, possono rientrare nel reticolo cristallino per formare un’unica struttura di perovskite. È stata studiata la sinterizzazione a bassa temperatura del trasformatore ceramico piezoelettrico laminato multistrato PMN-PZT. Aggiungendo Li2CO3 e Bi2O3 come ausiliari di sinterizzazione nelle ceramiche PMN-PZT, durante la sinterizzazione si è formata la fase liquida LiBiO2 per ridurre la porcellana PMN-PZT. Lo scopo della sinterizzazione è la temperatura e Bi3 + (0,96 ! ) e Li + (0,74 ! ) hanno sostituito rispettivamente Pb2 + ( 1,18 ! ) e Ti4 + (0,68 ! ) e hanno formato posti vacanti di Pb. E il posto vacante O ha svolto un duplice ruolo di modifica. Il materiale piezoceramico può essere sinterizzato a una bassa temperatura di 940 ° C e la densità raggiunge il 96% della densità teorica e presenta eccellenti parametri di prestazione dielettrica e piezoelettrica. Viene aggiunto l'ossido composito Bi4 Ti3O12 come ausilio di sinterizzazione per ridurre la temperatura di sinterizzazione della ceramica PZT (52P48). È stato confermato che Bi4 Ti3O12 può formare una grande quantità di fase liquida per promuovere la densificazione della sinterizzazione durante la sinterizzazione. altri hanno provato ad aggiungere Li2O al PMN-PZT per formare una fase liquida di transizione per promuovere la sinterizzazione e un compatto sufficientemente sinterizzato a 950 °C. Inoltre, la sinterizzazione in fase liquida del PZT può essere ottenuta anche aggiungendo MnO2, PbF2, NaF, V2O5 e simili. Tuttavia, l'aggiunta di un vetro o di un ossido a basso punto di fusione può introdurre una seconda fase e la presenza di una quantità eccessiva di seconda fase porta inevitabilmente ad una diminuzione significativa della costante dielettrica della ceramica piezoelettrica e ad un aumento della perdita dielettrica tan δ, che deve essere notato.

3. 2 raffreddamento formando una soluzione solida

Viene preparato un metodo convenzionale di sintesi in fase solida utilizzando Pb0. 94 Sr0. 06 (Ni1P2 W1P2 ) 0,02 (Mn1P3 Nb 2P3) 0,07 ( Zr0, Ti0,49 ) 0,91 ( 0,02PNW - 0,07PMnN - 0,91PZT) cristallo del disco piezoelettrico . Aggiungendo BiFeO3 a basso punto di fusione per introdurre ioni droganti morbidi come Fe3 + e Bi3 +, poiché la dimensione degli ioni, il tipo di reticolo e il prezzo dell'elettricità non sono molto diversi da quelli della fase A del cristallo piezoelettrico PZT, possono essere sciolti reciprocamente per formare una soluzione solida. Durante la sinterizzazione si forma una fase liquida per favorire la sinterizzazione. Allo stesso tempo, l’introduzione di ioni morbidi può anche migliorare le proprietà delle ceramiche piezoelettriche. Quando la quantità di drogaggio di BiFeO3 è del 10% (mol), la ceramica PNW-PMnN-PZT sinterizzata a 950 °C ha le migliori proprietà piezoelettriche. Si ottiene un composto ternario di PZT-PCN aggiungendo Pb (Cu0,33Nb0,67) O3 al PZT mediante un metodo convenzionale in fase solida. Quando il contenuto relativo di PCN è 0,08, a 1050 La densità di sinterizzazione per 2 ore può raggiungere da 7,8 a 7,9 gPcm3, ovvero il 98% della densità teorica. La sinterizzazione a 950 °C per 2 ore ha fornito migliori proprietà elettriche: d33 = 473 pCPN, εr = 1636, Kp = 0,64. Gli autori ritengono che PCN e PZT formino una soluzione solida, in cui la fusione iniziale di CuO contribuisce alla modifica del drogaggio di Nb5 + e la fase liquida formata riduce contemporaneamente la temperatura di sinterizzazione. Atteso per il caso in cui MnO2 è drogato con PZT-PZN. Quando la quantità di drogaggio di MnO2 è pari allo 0,4% in peso, la ceramica PZT-PZN può essere completamente densificata dopo la sinterizzazione a 930 °C per 4 ore. Le migliori proprietà elettriche disponibili sono Qm = 1000, Kp = 0,62, d33 = 330 pCPN. Il meccanismo è il seguente PZT forma una soluzione solida con PZN, che riduce la temperatura di sinterizzazione e migliora le proprietà elettriche della ceramica piezoelettrica. Aggiungendo MnO2, svolge il ruolo di ispessimento e sinterizzazione, rendendo il materiale più denso e più facile da sinterizzare e migliorando il valore Qm del materiale. Inoltre, una soluzione solida in grado di formare una soluzione solida con la ceramica PZT è BaCu0. 5W0. 5 O3 (BCW), NaNbO3 [20], Sr (Cu1P2 W1P2) O3, BiFeO3 (BF) e simili. Questi additivi non solo riducono la temperatura di sinterizzazione, ma mantengono e migliorano anche le loro prestazioni, il che è di grande importanza per il risparmio energetico e la riduzione dell'inquinamento ambientale.

Ceramica HIFU

In generale, abbassando impropriamente la temperatura di sinterizzazione del Il materiale del trasduttore del tubo piezoceramico comporta una diminuzione delle prestazioni. Pertanto, mentre la temperatura è notevolmente ridotta, è possibile garantire la densità e le buone prestazioni del corpo ceramico per ottenere la sinterizzazione a bassa temperatura del materiale ceramico piezoelettrico. Naturalmente, la sinterizzazione a bassa temperatura non si ottiene solo attraverso un unico percorso, ma richiede una combinazione di vari metodi, coordinamento e integrazione a lungo termine per ottenere i migliori risultati. Grazie al semplice processo di sinterizzazione in fase liquida, al basso costo e alle buone prestazioni della ceramica piezoelettrica a temperature più basse, è diventato un argomento di ricerca caldo in patria e all'estero e ha ampie prospettive di applicazione nella produzione industriale. Allo stato attuale, al fine di ridurre i costi di preparazione di dispositivi chip piezoelettrici multistrato e realizzare lo scopo di utilizzare elettrodi interni co-cotti di argento e rame come dispositivi chip, è particolarmente importante studiare la tecnologia di sinterizzazione a bassa temperatura delle ceramiche piezoelettriche PZT.