發(fā)布時間：2017-11-01 15:16

  本文關(guān)鍵詞：凝膠注模法制備PMS-PZT壓電陶瓷及壓電性能研究

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【摘要】：壓電陶瓷是一種能夠?qū)C械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷,PZT作為最早被人們認(rèn)知并使用的壓電陶瓷材料之一,具有優(yōu)良的綜合壓電性能,鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為它的摻雜改性及制備多元系PZT基壓電陶瓷奠定了基礎(chǔ)。PMS-PZT是一種三元系PZT壓電陶瓷的固溶體,具有機電耦合系數(shù)(最大可達(dá)5300)高,介質(zhì)損耗小,溫度穩(wěn)定性良好的優(yōu)點,適用于高頻、大功率環(huán)境中使用。與其他新型陶瓷材料一樣,PMS-PZT陶瓷坯體具有硬度大,加工韌性差等力學(xué)性能特征,為材料的后續(xù)機械加工帶來一定難度。因此,在制備形狀不規(guī)則的PMS-PZT壓電陶瓷元器件時,如何能在保證成品率及較低成本的同時,保證材料具有良好的性能成為人們研究的重點之一。凝膠注模法是一種將高固相體積含量、低粘度的陶瓷懸浮液原位固化的近凈成型工藝,適用于制備形狀復(fù)雜的陶瓷構(gòu)件,具有操作性簡單,生產(chǎn)制備成本低,有機物含量少可使脫脂、燒結(jié)在同一道工序中完成等優(yōu)勢。本實驗選用凝膠注模法制備PMS-PZT壓電陶瓷,以AM-MBAM為凝膠體系,研究凝膠注模法制備PMS-PZT壓電陶瓷的制備工藝及制品的性能。通過粘度實驗和沉降實驗,得到適合注模的陶瓷懸浮液pH值為10,TH-908和TAC的含量分別在0.34wt%和1 wt%處,使固相含量50vo1.%的陶瓷懸浮液的粘度分別降低到最小值145mPa.s和570mPa.s;通過測量凝膠反應(yīng)的溫度變化情況研究引發(fā)劑APS,催化劑TEMED對凝膠反應(yīng)誘導(dǎo)時間的影響,引發(fā)劑和催化劑含量分別為0.2vol.%-0.4vol.%和0.2vol%,-0.3vol.%時,凝膠反應(yīng)前誘導(dǎo)時間為8min-15min;通過測試素坯的抗彎強度研究凝膠均勻性和坯體強度的影響因素,單體和交聯(lián)劑含量影響較大,當(dāng)預(yù)混液中AM濃度是16wt%,AM/MBAM質(zhì)量比在16：1到32：1之間,成型坯體相對均勻；通過DSC-TG檢測測得有機物集中分解溫度為384.28℃和490.51℃,于520℃左右脫除完畢；通過SEM和XRD檢測及利用阿基米德排水法測量燒結(jié)坯體的密度,凝膠注模法制備的試樣微觀組織形貌均勻,以1150℃,1200℃和1250℃燒結(jié)后坯體具有四方鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)。其中,燒結(jié)溫度為1200℃的燒結(jié)坯體壓電綜合性能高于燒結(jié)溫度為1150℃和1250℃的試樣。此外,固相含量為56vo1.%的燒結(jié)體密度和致密性高于其他固相含量樣品。當(dāng)燒結(jié)溫度1200℃,固相含量為56vol.%時,得到的燒結(jié)體樣品密度為7.6120g/cm3,達(dá)到理論密度的95%以上。實驗通過凝膠注模法成功制備出滿足性能要求的PMS-PZT壓電陶瓷制品。相信在不久的將來,制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜陶瓷構(gòu)件上的獨特優(yōu)勢及較低的生產(chǎn)成本將使凝膠注模法實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【關(guān)鍵詞】：PMS-PZT壓電陶瓷 凝膠注模 流變性能 凝膠過程 燒結(jié)溫度
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 壓電陶瓷發(fā)展史12-14
• 1.2 壓電陶瓷物理參數(shù)14-15
• 1.3 PZT壓電陶瓷研究進(jìn)展15-20
• 1.3.1 PZT基壓電陶瓷15-16
• 1.3.2 PZT壓電陶瓷摻雜改性的研究16-17
• 1.3.3 PZT壓電陶瓷成型工藝研究進(jìn)展17-20
• 1.4 凝膠注摸成型工藝的研究20-22
• 1.4.1 高固相陶瓷漿料的流動性20-21
• 1.4.2 凝膠原理21
• 1.4.3 凝膠體系介紹21-22
• 1.5 研究內(nèi)容及意義22-24
• 1.5.1 研究內(nèi)容22
• 1.5.2 研究意義22-24
• 第二章 實驗過程24-35
• 2.1 實驗原料及設(shè)備24-26
• 2.1.1 陶瓷預(yù)燒粉原料24
• 2.1.2 化學(xué)試劑24-25
• 2.1.3 實驗設(shè)備25-26
• 2.2 實驗工藝過程26-30
• 2.2.1 陶瓷粉料制備26-27
• 2.2.2 制備陶瓷漿料27-28
• 2.2.3 陶瓷漿料注模成型28-29
• 2.2.4 陶瓷坯體脫模及干燥29
• 2.2.5 陶瓷素坯的脫脂及燒結(jié)29-30
• 2.2.6 被銀30
• 2.2.7 極化30
• 2.3 測試及分析30-35
• 2.3.1 檢測儀器30-31
• 2.3.2. 密度測量31-32
• 2.3.3 粘度測量32
• 2.3.4 pH值測量32
• 2.3.5 漿料懸浮穩(wěn)定性測定32-33
• 2.3.6 凝膠前誘導(dǎo)時間的測定33
• 2.3.7 顯微結(jié)構(gòu)分析(SEM)33
• 2.3.8 DSC-TG分析33
• 2.3.9 X射線衍射分析(XRD)33
• 2.3.10 PMS-PZT壓電陶瓷性能測試33-34
• 2.3.11 樣品線收縮率測定34
• 2.3.12 抗彎強度測試34-35
• 第三章 PMS-PZT粉體制備及漿料性質(zhì)研究35-49
• 3.1 PMS-PZT粉體制備35-36
• 3.1.1 預(yù)燒方式35
• 3.1.2 預(yù)燒溫度35-36
• 3.2 不同分散劑對PMS-PZT陶瓷懸浮液粘度的影響36-41
• 3.2.1 TH-908分散劑對懸浮液粘度的影響36-38
• 3.2.2 檸檬酸銨(TAC)對懸浮液粘度的影響38-39
• 3.2.3 分散劑的分散機理39-41
• 3.3 固相含量對陶瓷懸浮液粘度的影響41-43
• 3.4 pH值對懸浮液粘度的影響43-44
• 3.5 PMS-PZT陶瓷懸浮液穩(wěn)定性研究44-46
• 3.5.1 沉降速度的影響因素44
• 3.5.2 pH值對懸浮液穩(wěn)定性影響44-45
• 3.5.3 分散劑對懸浮液穩(wěn)定性的影響45-46
• 3.6 pH值對聚電解質(zhì)型分散劑效果的影響46-48
• 3.6.1 pH值對分散劑電解度的影響46-47
• 3.6.2 pH值對分散劑吸附情況的影響47-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 第四章 凝膠過程及脫脂工藝的研究49-64
• 4.1 凝膠過程的研究49-56
• 4.1.1 AM聚合反應(yīng)特點49-50
• 4.1.2 引發(fā)劑用量對凝膠反應(yīng)的影響50-52
• 4.1.3 催化劑用量對凝膠過程的影響52-53
• 4.1.4 單體含量對凝膠反應(yīng)的影響53-56
• 4.2 凝膠體的均勻性56-59
• 4.2.1 引發(fā)劑、催化劑對均勻性的影響56-58
• 4.2.2 單體和交聯(lián)劑對均勻性的影響58-59
• 4.3 成型坯體的干燥59-60
• 4.4 有機物脫除工藝研究60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 第五章 燒結(jié)坯體性能研究64-75
• 5.1 燒結(jié)方式的影響64-65
• 5.2 固相含量對燒結(jié)坯體的影響65-68
• 5.3 燒結(jié)坯體密度68-69
• 5.4 XRD物相分析69
• 5.5 SEM形貌分析69-72
• 5.6 凝膠注模制備的PMS-PZT電學(xué)性能72-73
• 5.7 本章小結(jié)73-75
• 第六章 結(jié)論75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-85
• 附錄A (攻讀碩士期間發(fā)表論文及科研成果)85

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 雷春耀;基于有限元的PMS-PZT壓電陶瓷制備工藝的研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

2 廉舒冰;凝膠注模法制備PMS-PZT壓電陶瓷及壓電性能研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

3 祝蘭;PMS-PZT壓電陶瓷的制備及性能研究[D];暨南大學(xué);2010年

4 何杰;低溫?zé)Y(jié)PMS-PZT壓電陶瓷性能及工藝研究[D];天津大學(xué);2007年

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本文編號：1127377