Piezoelektrisk keramisk mekanisk kvalitetsfaktor Qm og dens temperaturstabilitet

Den mekaniske kvalitetsfaktoren Qm-verdien karakteriserer energien som forbrukes av det piezoelektriske legemet for å overvinne indre friksjon under resonans. Den er definert som: Qm = 2π. Den mekaniske energien som er lagret i vibratoren under resonans, resonerer energien til det mekaniske tapet av vibratoren per uke. Faktor Qm-verdien reflekterer det mekaniske tapet av det piezoelektriske materialet. Jo mindre det mekaniske tapet er, desto større er Qm-verdien. Når Qm-verdien til materialet beregnes, brukes følgende omtrentlige formel for det ekvivalente kretsskjemaet til den piezoelektriske vibratoren:
Qm = 1/ 4π( C0 + C1) R1Δf ,

Hvor C0 er den statiske kapasitansen til piezokeramisk krystallkvartsstav , R1 er den ekvivalente motstanden til vibratorresonansen, C1 er den dynamiske kapasitansen til vibratoren, og Δf er forskjellen mellom resonansfrekvensen fr til vibratoren og antiresonansfrekvensen fa. Vanligvis brukes overføringslinjemetoden. Δf, R1 osv. oppnås, og deretter beregnes Qm. Fra den termodynamiske frienergifunksjonen diskuteres den fysiske kilden til Qm-verdi, og formelen utledes: og Q-1m-verdien er eksperimentelt verifisert til å være proporsjonal med det dielektriske tapet. I tillegg, i forsøket på bakgrunn av dette, er Qm-verdien kvantitativt uttrykt som funksjon av romladningsmengden og volumresistiviteten, og den empiriske formelen oppnås: Qm = (800 lgρ - 7 500) { ( Ps - Pi) / Ps - 0. 2} + 250. Der ρ resistens er saturiteten. polarisasjonsverdi, og Pi er polarisasjonsverdien bestemt på hysteresesløyfen som oppnås umiddelbart etter at det vekslende elektriske feltet er påført, (Ps - Pi) / Ps er ekvivalenten og mengden romladning. Når ( Ps - Pi) / Ps ≥0. 2, ρ ≥109Ω·cm, er det i god overensstemmelse med forsøksresultatene. Både teoretisk og eksperimentelt har essensen og karakteriseringen av Qm blitt utført. Inngående diskusjon. Dette hjelper oss med å studere størrelsen på Qm og dens temperaturstabilitet.

Måling for å forbedre Qm-verdi og temperaturstabilitet

Dopingmodifikasjon
I tillegg til å endre forholdet mellom binære, ternære og kvartære systemer, vil Qm-verdien til PZT-materiale piezokeramisk skive kan forbedres til en viss grad, og doping i hovedkomponenten av materialet kan ytterligere forbedre materialegenskapene, inkludert størrelsen og temperaturstabiliteten til Qm-verdien. I studiet av de piezoelektriske egenskapene til harde PZT-materialer ved mangandoping, ble det funnet at Mn kan justere Qm-verdien på grunn av valensendringen i Mn. I tillegg, i det kvaternære systemet Pb ( Mg1/ 3Nb2/ 3) (Mn1/ 3Nb2/ 3) er TiZrO3 piezoelektrisk materiale dopet med en viss mengde CeO2, og det maksimale relative avviket på Qm kan oppnås i området -20-55 °C (i forhold til 25 °C-verdien) | δ(Qm) m | reduseres fra 42 % til 33 %; den maksimale relative offset av en viss formulering er nesten uendret når Sr er dopet. Doping i Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3) O3 materialer Sn forbedrer lavtemperaturstabiliteten til Qm. Det er to argumenter for doping som forklarer temperaturstabiliteten til Qm. Det sies at forringelsen av de elektriske egenskapene til piezoelektriske materialer ofte skyldes mikrosprekker inne i materialet. Forårsaket av vekst. Etter dopingen for å komme inn i krystallgitteret, genereres intern trykkspenning, som til en viss grad hemmer veksten av mikrosprekker. For å unngå økning av resonansmotstanden til materialet og sikre temperaturstabiliteten til Qm. En annen måte å si at strukturen til dopingforandringsmaterialet inkluderer kornstørrelse, korngrensetilstand, gitterkonstant, tetthet, etc., noe som resulterer i makroskopiske fysiske egenskaper. for derved å forbedre temperaturvariasjonen til Qm-verdien. Vanligvis tilsette harde tilsetningsstoffer som Eu, Yb, Al2O3, MgO, etc. for å øke Qm-verdien; mens du legger til myke tilsetningsstoffer som Nb2O5, La2O3, Ta2O5, etc., senker du Qm-verdien, og Qm-verdiens temperaturstabilitet er bedre enn hard doping.

Prosessoptimalisering
Forberedelsesprosessen av piezokeramiske materialer, spesielt fremstilling, kalsinering, sintring og kunstig polarisering av pulver, påvirker direkte tettheten, kornstørrelsen og piezoelektriske egenskapene til prøvene. For tiden er temperaturstabiliteten til Qm forbedret fra forberedelsesprosessen. Det er visse vanskeligheter, men størrelsen på Qm justeres fra forberedelsesprosessen. Mange forskere har vært involvert. For eksempel er Cr3 + ionedopet Pb (Mn1/ 3Nb2 / 3) TiZrO3-keramikk svært følsomme for sintringstemperatur. Når sintringstemperaturen økes, blir de piezoelektriske egenskapene herdet. Derfor kan Qm-verdien styres fleksibelt ved å endre sintringstemperaturen. Kawasaki sammenligner dopingen med det konvensjonelle pulverpreparatet ved termisk injeksjonsdoping. Det diskuteres at noen ur-ioner som Fe3+ vil øke Qm-verdien ved termisk injeksjonsmetode, mens noen ioner som Cr3+ reduserer Qm-verdien. Prosessen er optimalisert for å forberede det keramiske materialet med utmerket ytelse, som er å justere Qm-verdien.

Teoretisk studeres materialforhold og dopingmodifikasjon. I praksis er forbedringen av prosessen å justere Qm-verdien til det piezoelektriske keramiske materialet og forbedre temperaturstabiliteten, slik at det piezoelektriske keramiske materialet kan oppnås mer bredt. En effektiv påføringsmetode.