Piëzo-elektrische keramische mechanische kwaliteitsfactor Qm en zijn temperatuurstabiliteit

De mechanische kwaliteitsfactor Qm-waarde karakteriseert de energie die door het piëzo-elektrische lichaam wordt verbruikt om interne wrijving tijdens resonantie te overwinnen. Het wordt gedefinieerd als: Qm = 2π. De mechanische energie die tijdens resonantie in de vibrator wordt opgeslagen, resoneert de energie van het mechanische verlies van de vibrator per week. De factor Qm-waarde weerspiegelt het mechanische verlies van het piëzo-elektrische materiaal. Hoe kleiner het mechanische verlies, hoe groter de Qm-waarde. Bij het berekenen van de Qm-waarde van het materiaal wordt de volgende formule bij benadering gebruikt voor het equivalente schakelschema van de piëzo-elektrische vibrator:
Qm = 1/ 4π( C0 + C1) R1Δf ,

Waarbij C0 de statische capaciteit van de piëzokeramische kristallen kwartsstaaf , R1 is de equivalente weerstand van de vibratorresonantie, C1 is de dynamische capaciteit van de vibrator, en Δf is het verschil tussen de resonantiefrequentie fr van de vibrator en de antiresonantiefrequentie fa. Over het algemeen wordt de transmissielijnmethode gebruikt. Af, R1, enz. worden verkregen en vervolgens wordt Qm berekend. Uit de thermodynamische vrije energiefunctie wordt de fysieke bron van de Qm-waarde besproken en wordt de formule afgeleid: en experimenteel wordt geverifieerd dat de Q-1m-waarde evenredig is aan het diëlektrische verlies. Bovendien wordt in het experiment op basis hiervan de Qm-waarde kwantitatief uitgedrukt als een functie van de hoeveelheid ruimtelading en de volumeweerstand, en wordt de empirische formule verkregen: Qm = (800 lgρ - 7.500) { ( Ps - Pi) / Ps - 0, 2} + 250. Waar ρ de bulkweerstand van het materiaal is, is Ps de verzadigingspolarisatiewaarde en Pi de polarisatiewaarde. bepaald op basis van de hysteresislus die wordt verkregen onmiddellijk nadat het elektrische wisselveld is aangelegd, (Ps - Pi) / Ps is het equivalent en de hoeveelheid ruimtelading. Wanneer (Ps - Pi) / Ps ≥0. 2 , ρ ≥109Ω·cm, komt goed overeen met de experimentele resultaten. Zowel theoretisch als experimenteel zijn de essentie en karakterisering van Qm uitgevoerd. Diepgaande discussie. Dit helpt ons om de grootte van Qm en de temperatuurstabiliteit ervan verder te bestuderen.

Meting ter verbetering van de Qm-waarde en temperatuurstabiliteit

Dopingmodificatie
Naast het veranderen van de verhouding tussen binaire, ternaire en quaternaire systemen, kan de Qm-waarde van Piëzo-keramische schijf van PZT-materiaal kan tot op zekere hoogte worden verbeterd, en dotering in de hoofdcomponent van het materiaal kan de materiaaleigenschappen verder verbeteren, inclusief de omvang en temperatuurstabiliteit van de Qm-waarde. Bij de studie van de piëzo-elektrische eigenschappen van harde PZT-materialen door mangaandotering werd gevonden dat Mn de Qm-waarde kan aanpassen als gevolg van de verandering van de valentie in Mn. Bovendien wordt in het quaternaire systeem Pb (Mg1/ 3Nb2/ 3) (Mn1/ 3Nb2/ 3) TiZrO3 piëzo-elektrisch materiaal gedoteerd met een bepaalde hoeveelheid CeO2, en kan de maximale relatieve afwijking van Qm worden verkregen in het bereik van -20-55 °C (ten opzichte van de Qm-waarde bij 25 °C) | δ( Qm) m | daalt van 42 % naar 33 %; de maximale relatieve offset van een bepaalde formulering is vrijwel onveranderd wanneer Sr wordt gedoteerd. Doping in Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3) O3-materialen Sn verbetert de lage temperatuurstabiliteit van Qm. Er zijn twee argumenten voor doping die de temperatuurstabiliteit van Qm verklaren. Er wordt gezegd dat de verslechtering van de elektrische eigenschappen van piëzo-elektrische materialen vaak te wijten is aan microscheurtjes in het materiaal. Veroorzaakt door groei. Nadat de dotering het kristalrooster binnendringt, wordt interne drukspanning gegenereerd, die de groei van microscheuren tot op zekere hoogte remt. Om de toename van de resonantieweerstand van het materiaal te voorkomen en de temperatuurstabiliteit van Qm te garanderen. Een andere manier om te zeggen dat de structuur van het doteringsveranderingsmateriaal de korrelgrootte, de korrelgrensconditie, de roosterconstante, de dichtheid, enz. omvat, resulterend in macroscopische fysische eigenschappen. waardoor de temperatuurvariatie van de Qm-waarde wordt verbeterd. Meestal wordt er harde additieven toegevoegd zoals Eu, Yb, Al2O3, MgO, etc. om de Qm-waarde te verhogen; terwijl het toevoegen van zachte additieven zoals Nb2O5, La2O3, Ta2O5, enz., de Qm-waarde verlaagt, en de temperatuurstabiliteit van de Qm-waarde is beter dan harde doping.

Procesoptimalisatie
Het bereidingsproces van piëzo-keramische materialen, vooral de bereiding, het calcineren, het sinteren en de kunstmatige polarisatie van poeders, heeft een directe invloed op de dichtheid, korrelgrootte en piëzo-elektrische eigenschappen van de monsters. Momenteel wordt de temperatuurstabiliteit van Qm verbeterd door het bereidingsproces. Er zijn bepaalde problemen, maar de grootte van de Qm wordt tijdens het voorbereidingsproces aangepast. Er zijn veel onderzoekers bij betrokken geweest. Cr3 + ion-gedoteerde Pb (Mn1/3Nb2/3) TiZrO3-keramiek is bijvoorbeeld zeer gevoelig voor de sintertemperatuur. Wanneer de sintertemperatuur wordt verhoogd, worden de piëzo-elektrische eigenschappen gehard. Daarom kan de Qm-waarde flexibel worden geregeld door de sintertemperatuur te veranderen. Kawasaki vergelijkt de doping met de conventionele poederbereiding door middel van thermische injectiedotering. Er wordt besproken dat sommige onzuiverheidionen, zoals Fe3+, de Qm-waarde zullen verhogen door de thermische injectiemethode, terwijl sommige ionen, zoals Cr3+, de Qm-waarde verlagen. Het proces is geoptimaliseerd om het keramische materiaal met uitstekende prestaties te bereiden, namelijk het aanpassen van de Qm-waarde.

Theoretisch worden de materiaalverhouding en de dopingmodificatie bestudeerd. In de praktijk bestaat de verbetering van het proces uit het aanpassen van de Qm-waarde van het piëzo-elektrische keramische materiaal en het verbeteren van de temperatuurstabiliteit, zodat het piëzo-elektrische keramische materiaal op grotere schaal kan worden verkregen. Een effectieve manier van aanbrengen.