Número Browse:0 Autor:editor do site Publicar Time: 2019-10-29 Origem:alimentado
PZT piezoelétrico cerâmica tem as características de alta temperatura de curie, forte piezoeletricidade, fácil modificação doping e boa estabilidade. Desde a década de 1960, tem sido um ponto quente de atenção e pesquisa, e dominou o campo da cerâmica piezoelétrica. Em termos do processo de preparação de cerâmicas piezoelétricas PZT, a síntese de pó e a sinterização de densificação de pzt têm a maior influência na qualidade dos produtos PZT. O Pzt Ultrafine Pó tem as vantagens do tamanho de partículas finas, grande área superficial específica e alta reatividade, que podem reduzir a temperatura de sinterização, reduzir a volatilização de chumbo, garantir a estoichiometria precisa e melhorar o desempenho dos produtos PZT. Portanto, a preparação de pó ultrafino pzt tornou-seTubo de piezo subaquático. O foco da pesquisa de cerâmica elétrica. Nos últimos anos, muitos novos métodos foram desenvolvidos para o estudo da preparação ultrafina de pó pzt. Além do método de fase tradicional de fase, o método de fase sólido inclui o método de radiação de microondas, porta de método químico mecânico e o método de sinterização de reação. O método de fase líquida tem as vantagens da baixa temperatura de síntese, equipamentos simples, operação fácil, baixo custo, etc., e que tem sido usado para a preparação de PZT em pó, tal como método sol-gel, método hidrotermal, método de precipitação \" . No entanto, ainda há muitas deficiências na preparação e desempenho da cerâmica PZT Piezoeletric, incluindo aglomeração em pó, estequiometria e fácil envelhecimento das propriedades do produto. As razões para os problemas acima e o progresso da pesquisa de resolver esses problemas são discutidos como se segue, e Algumas sugestões para o desenvolvimento de cerâmicas piezoelétricas PZT são apresentadas.
1 aglomeração em pó.
A aglomeração em pó geralmente inclui aglomeração suave e aglomeração dura. A aglomeração suave é formada pelo aprimoramento e interação da força de Van der Waals, atração eletrostática e força capilar entre partículas, à medida que o tamanho das partículas de pó diminui; A aglomeração dura é devido à ligação quimicamente ligada entre os grupos. A ação forma uma ligação de oxigênio em ponte e a corrente de oxigênio em ponte entre as partículas interage para formar. O problema de aglomeração é o fator mais importante que afeta o excelente desempenho de pó ultrafino PZT, e também afeta muito a qualidade dos produtos PZT. Isso ocorre porque os materiais do PZT são materiais funcionais. Os requisitos básicos para pós sintéticos são altos pureza, distribuição de tamanho de partícula ultrafina, uniforme, boa dispersão, precisão estoichiométrica e doping uniforme. Além disso. A ocorrência de aglomeração na síntese de bismuto de tubo cerâmico PZT Piezo conduzirá a uma diminuição da densidade a granel e a morfologia desigual, e introduzirá um grande número de poros resultando na microestrutura desigual, afetando seriamente a densidade do corpo sinterizado, e também pode levar para o segundo processo de sinterização. Recristalização secundária, reduzindo assim as propriedades piezoelétricas e termoelétricas do artigo PZT. Portanto, reduzindo ou evitando aglomeração na síntese de pó ultrafino PZT é um pré-requisito para a preparação de cerâmica piezoelétrica PZT de alto desempenho. A aglomeração na preparação de pó de PZT inclui duas formas de aglomeração suave e dura. O mecanismo de aglomeração também é diferente para diferentes métodos de preparação em pó. O método tradicional de fase sólida para sintetizar o pó PZT é caracterizado por repetida fresamento de esferas e alta temperatura de calcinação. A moagem de bola repetida não só introduz impurezas, mas também a moagem excessiva leva à formação de aglomeração. Em particular, o método mecânico desenvolvido utiliza principalmente a energia mecânica completa a síntese de fase PZT, e o tempo de bola é tão longo quanto o céu. É mais fácil introduzir impurezas e causar aglomeração em pó. A temperatura excessiva de calcinação também pode causar aglomeração em pó. O método de fase líquida é usado para sintetizar o pó pzt. Como as partículas de fase sólida são formadas na fase líquida, elas geralmente sofrem nucleação, crescimento, coalescência e aglomeração. Portanto, a estrutura aglomerada pode ser formada quando é uma partícula de fase sólida formada na fase líquida. Por causa do movimento browniano, as partículas estão próximas umas das outras. Quando a energia cinética entre as partículas é maior do que a barreira que forma a aglomerado, entre as partículas de concurso sob a ação do movimento, eles se reuniram. Em segundo lugar, no processo de separação sólida-líquido, com a eliminação da última parte da fase líquida, as partículas de fase sólida são próximas umas às outras devido à tensão superficial. Especialmente a síntese de PZT em pó com água como solvente. Os vestígios de água que eventualmente permanecem entre as partículas vão ligar as partículas e partículas firmemente juntas por hidrogênio. Além disso, o precursor preparado em pó PZT é geralmente calcinado a 500 a 700 °C, que também pode causar aglomeração em pó, e também pode fazer com que os aglomerados formados agravem a formação de estruturas aglomeradas devido à sinterização local. Pode ser visto que pZT Pó é preparado pelo método coprecipitação. Cada fase de coprecipitação, crescimento de grãos para enxágue, secagem e calcinação do precipitado pode resultar em crescimento de partículas e formação de aglomerados. De acordo com a formação de aglomeração, reduzindo ou evitando o crescimento das partículas e a aglomeração na preparação do pó ultrafino PZT podem ser considerados a partir dos seguintes aspectos: uma é a separação do processo de nucleação e crescimento, promover nucleação, crescimento de controle; Garantir uma grande taxa de nucleação dez taxas de crescimento, ou seja, para garantir que o precursor de pó PZT seja gerado sob um grande grau de super-resumo ou alta supersaturação. A segunda é a prevenção da aglomeração do pó pzt. Isso inclui como inibir a formação de aglomeração durante a preparação em pó e como eliminar a aglomeração após a aglomeração. O método para inibir a aglomeração durante a preparação em pó inclui: (1) Selecionando condições de reação razoáveis (como valor de pH, concentração de reação e temperatura,); (2) tratamento especial durante a síntese ou secagem em pó; Incluindo o processador de processo de síntese em pó é adicionado e filtrado com um solvente orgânico, e a tensão superficial do surfactante é baixa. Portanto, um precursor de pó com um grau mais leve de aglomeração pode ser obtido; Um processo de secagem especial é adotado no processo de secagem, principalmente liofilização, secagem supercrítica e secagem do infravermelho distante, etc. O princípio básico é eliminar o líquido a gás com uma grande tensão superficial. A interface ou as partículas são fixas e não podem ser próximas umas das outras. Por exemplo, a liofilização é usar uma temperatura baixa e uma pressão negativa para sublime o meio líquido bruto congelado para uma fase sólida sob uma pressão negativa, uma vez que as partículas de fase sólida são congeladas no meio líquido bruto. E não há interface de gás gás com uma grande tensão superficial no capilar entre as partículas, evitando assim o problema de aglomeração grave causada pela ponte líquida.
(3) Selecione as melhores condições de calcinação ou use processos especiais, como o uso de aquecimento de microondas sem transferência de calor, alta eficiência energética e outras características para substituir o tradicional forno elétrico de alta temperatura, a 600. A componente único PZT Pó. foi obtido. Os métodos para eliminar a aglomeração após a formação de aglomerados são deposição ou sedimentação, trituração e tratamento ultra-sônico, adição de um dispersante e semelhantes. Por exemplo, Wang Xicheng \"Usa alcoxido de metal e nitrato como matérias-primas, controlam estritamente a geração de coprecipitação, lavagem e as condições de seleção da dispersão, adota a tecnologia de liofilização e, em seguida, sofre um processo de calcinação razoável para formar uma composição uniforme sem aglomeração dura. Corpo, fase única de perovskite, alta atividade de sinterização de micropowder Micron-Size PZT (52/48)são formados por tecnologia de pressão isostática a frio (CIP), a sinterização de densificação pode ser alcançada a 800 °c, e sua densidade relativa é alcançada.
A influência da estoichiometria estoichiométrica na qualidade dos produtos PZT inclui principalmente os aspectos Z: Primeiro, a volatilização de chumbo durante o processo de sinterização de cerâmica piezoelétrico PZT faz com que os componentes se desviarem da escombria precisão e o desempenho dos produtos é reduzido; Por outro lado, o ZR / nos componentes. A flutuação do TI afeta a estabilidade do desempenho do produto PZT. A volatilização de chumbo é geralmente considerada devido à alta temperatura de sinterização da cerâmica piezoelétrica PZT. O óxido de chumbo tem uma pressão de vapor saturada relativamente alta no ambiente de alta temperatura, que leva à volatilização de chumbo. Quanto maior a pressão de vapor saturada, a liderança mais facilmente é volatilizada e ZR com o aumento de / ti, a temperatura de sinterização da cerâmica piezoelétrica PZT aumenta, e a pressão de vapor saturada do óxido de chumbo aumenta gradualmente. A perda de chumbo se tornará mais séria, tão alta cerâmica piezoelétrica Zr / Ti PZT é mais difícil de sinter, e a pressão parcial muito baixa de oxigênio durante a sinterização levará a volatilização de chumbo. O material PZT preparado pelo método de fase sólida convencional tem uma temperatura de sinterização de geralmente 1.200 devido à baixa atividade do pó sintético. É fácil causar uma grande quantidade de volatilização de chumbo, o desempenho do produto não é alto, portanto, o método de fase sólido dos produtos PZT dificuldades para atender aos requisitos de alto desempenho do campo de aplicação. Atualmente, as principais medidas tomadas por pesquisadores de material em casa e no exterior para a volatilização de chumbo são as seguintes: Primeiro, a liderança excessiva é adicionada à síntese em pó. O excesso de chumbo é adicionado. No estágio inicial da sinterização, devido à formação de fase líquida, a área de contacto deOs reagentes podem ser aumentados, a taxa de difusão de zircónio, titânio e dopantes pode ser acelerada, e a uniformidade do produto pode ser melhorada; A fase líquida formada também pode acelerar o movimento de difusão de dissolução e precipitação, propício para o rearranjo e a embalagem próxima das partículas, acelerar a densificação do produto. No entanto, quando a quantidade de chumbo adicionada é demais, o excesso de chumbo dependerá do cristal em uma mão, o que reduzirá o desempenho do produto. Por outro lado, fará facilmente a concentração local de titânio no componente PZT ser muito alto, e a solubilidade no óxido de chumbo de fase líquida é grande Zroz seco. Solubilidade, resultando, assim, em um alto teor de titânio local doProduto PZT após sinterização, especialmente no limite de grãos. Afectando assim a uniformidade da microestrutura do produto e reduzindo o desempenho do produto. A adição de excesso de chumbo afeta as propriedades mecânicas dos componentes cerâmicos PZT Piezoeletric: Quando o produto é excessivamente excessivo em chumbo, um modo de fratura é uma fratura transgrânica. Em segundo lugar, no processo de sinterização do produto, de acordo com o mecanismo de volatilização da liderança, um sistema de sinterização razoável e medidas especiais são adotadas. É amplamente utilizado para adicionar uma folha de atmosfera de sinterização e uma técnica de bismuto de camada dupla para sinterizar e controlar a atmosfera de sinterização para ser uma atmosfera oxidante. Isso reduzirá a volatilização de chumbo e evitará o enegrecimento do produto. Sob uma atmosfera redutora, a TI é facilmente reduzida para T1 ̈para escurecer o produto.
O terceiro é adicionar uma quantidade adequada de dopantes. Doping reduz a volatilização de chumbo e, por outro lado, melhora o desempenho do produto PZT. O quarto é estudar ainda mais a síntese de pó de alta atividade PZT, para que a cerâmica piezoelétrica de PZT possa ser densificada e sinterizada a uma temperatura menor do que a de chumbo. Além disso, o mecanismo de volatilização do chumbo continua a ser mais estudado. A temperatura de volatilização do óxido de chumbo na síntese hidrotermal do pó de PZT é 924.71. c, e a temperatura de reação entre as partículas ̈. A temperatura da reação entre a síntese de fase sólida PPartículas de pó zt a 26 °C foi 47. c. A temperatura de oxidação do óxido de chumbo é 29°C; a menor temperatura eutética do pO sistema ZT é 838. c. Pode ser visto que as medidas de processo razoáveis devem ser tomadas de acordo com o mecanismo de volatilização do chumbo e o método de preparação de PZT em pó para reduzir a volatilização de chumbo e melhorar o desempenho dos produtos PZT.
5 doping
Estudos mostraram que o desempenho do produto PZT está intimamente relacionado. Actualmente, para o estudo dos materiais PZT, a ZR / TI concentra-se principalmente no intervalo de 53/47 e 95/5. No entanto, depender apenas de zr / t- para melhorar o desempenho dos produtos PZT não pode atender aos requisitos dos produtos PZT em diferentes campos. Também é necessário melhorar os produtos selecionando alguma quantidade adequada de dopantes com base no ZR / TL. Enquanto reduz o efeito das flutuações no ZR / TI sobre a estabilidade de desempenho dos artigos do PZT. O aditivo pode ser mutuamente solúvel na treliça de cristal principal e pode ser precipitado no limite de grãos na forma da segunda fase. Quando é mutuamente solúvel, o desempenho ou estrutura da fase cristalina principal pode ser alterada de acordo com a quantidade de Adição; quando não é mutuamente solúvel. Como a segunda fase, o limite de grãos é afetado, o que afeta a força de ligação ou a propriedade limite de grãos entre os grãos de cristal. Os principais efeitos do doping incluem a formação de vagas, a inibição do crescimento de grãos, a formação da fase líquida bovina e a expansão da faixa de temperatura de sinterização. Ao mesmo tempo, de acordo com o papel do Dopante na cerâmica piezoelétrica PZT, pode ser dividido em três tipos: doping doping, doping aceitante e doping composto iônico variável. No estudo de modificação de doping da cerâmica piezoelétrica PZT, LA, MN2- e NB foram estudados em grandes quantidades. O efeito dos nbzos dopados no material PZT65 / 35 preparado por método de fase sólida foi estudado. Verificou-se que a adição de nióbio promoveu significativamente a densificação e sinterização e inibiu o crescimento do nióbio com o aumento do conteúdo do nióbio devido ao NB0. O fortalecimento da ação eletrostática octaédrica faz com que a estirpe da célula unitária rhomboida de PZT seja tensa. A célula unitária tende a ser esticada na superfície, o que torna o produto fácil de polarizar, e também contribui para a melhoria de sua propriedade antienvelhecimento. O limite \"Solubility \" no material PZT é de 7% MOL. Quando a quantidade é inferior a 7. O alumínio e a estrutura de cristal de perovskite são completamente solúveis mutuamente. Neste ponto, o produto está completamente na fase de perovskite. Exibe características de impureza do doador; Quando adicionado em um montante maior que 7 mol, o excesso de rutênio reagirá com chumbo ou titânio, resultando na produção de uma segunda fase, como uma fase de fluorita, que reduz as propriedades dielétricas e piezoelétricas do artigo. O efeito sobre as propriedades microestruturas e piezoelétricas de materiais PZT, e o estado de manganês de valência em materiais PZT foi determinado pela ESR. Os resultados mostram que a solubilidade dos manganês em materiais de pz-butílicos é principalmente na forma de MN e MN5 +. 1.5nlol \", quando o conteúdo de manganês
4. Envelhecimento
O envelhecimento refere-se à característica que os parâmetros de desempenho elétrico dos artigos do PZT mudam com o tempo. Sabemos que a cerâmica PZT Piezoeletric pertence a ABO. A estrutura de perovskite compreende três fases de cristal de cúbica, tetragonal e rhomboédrica. De acordo com ZR / T1, diferentes fases de cristal podem ser produzidas, e a cação ativada é tipo um íon. Abaixo da temperatura da curie, os íons do tipo A ou do tipo B inserem uma determinada posição, produzindo polarização espontânea e formando domínios, mas o ângulo entre domínios adjacentes só pode ser 90 ou 180. Isso se deve à polarização espontânea da polarização espontânea da ferreira A estrutura de domínio permite que a orientação seja equivalente ao eixo do eixo de polarização ferroelétrica na estrutura do protótipo do corpo ferroelétrico. Ao mesmo tempo, a estrutura do domínio feroelétrico também é restrita pela cepa espontânea do cristal. A fase deve assegurar que a cepa espontânea gerada pelos domínios adjacentes nas paredes do domínio possa ser compatível, portanto, o ângulo dos domínios adjacentes de F só pode ser 90 ou 180. Ao mesmo tempo, os produtos cerâmicos de piezo sinterizados devem estar em forte corrente direta. Sob a ação do campo, a polarização espontânea de cada domínio é forçada a ser alinhada, gerando assim a polarização residual, ou seja, exibindo um efeito piezoelétrico. O PZT polarizadoDisco cerâmico piezoelétricoé forçado a perseguir o distúrbio intra-célula devido ao campo elétrico de polarização. O arranjo de 90 folga e 180. Direção de domínio, arranjo ordenado, e o eixo de polarização espontânea na célula unitária é um pouco mais do que o eixo de polarização não espontâneo, e a estirpe bem gera um grande estresse interno quando está girando. Depois de remover o campo elétrico externo, esse estresse interno provoca o desequilíbrio interno da célula unitária. e armazene mais energia interna, o que leva ao 90 que foi transformado. O novo domínio é restaurado para o arranjo desordenado antes da polarização para liberar gradualmente o estresse interno. Portanto, a polarização residual está relacionada a estas. Desordenhar e diminuir gradualmente, os parâmetros dielétricos e piezoelétricos mudarão de acordo. Pode-se ver que o distúrbio de novos domínios é a raiz do mecanismo de envelhecimento. As leis de envelhecimento geralmente incluem linear, não linear e gradual. Há três tipos de quase lineares. Os fatores que afetam o envelhecimento dos produtos PZT incluem fatores externos e internos. Fatores externos estão relacionados ao ambiente de uso. Fatores internos, como temperatura e umidade, estão intimamente relacionados à estrutura de domínio e movimento de domínio, que é devido ao alto campo elétrico. O processo de inversão de polarização é concluído pelo movimento de paredes de domínio e a geração e movimento de novas paredes de domínio. A estrutura do domínio está intimamente relacionada com a microestrutura após sinterização, como tamanho de grão, limite de grãos, etc. Quando o tamanho do grão é pequeno. Quando o tamanho da parede do domínio é semelhante, o desenvolvimento da estrutura do domínio feroelétrico e do movimento do movimento do A parede do domínio será prejudicada. Especificamente, à medida que o tamanho do grão aumenta, a fração de volume de limite de grãos diminui, e o acoplamento entre o limite de grãos e a parede do domínio diminui. Domínio A orientação é mais difícil, e o movimento da parede do domínio é severamente suprimido, portanto, a polarização remanescente e o aumento constante dielétrico com o aumento do tamanho do grão, e a intensidade de campo coercitiva diminui. A espessura e as propriedades do limite de grãos também têm um efeito na estrutura do domínio. O limite de grãos é favorável para o desenvolvimento do domínio em todo o limite de grãos e melhora a piezeletricidade do produto.
