粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的制备及其性能测试

发布时间：2017-05-15 16:17

  本文关键词：粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的制备及其性能测试，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文主要采用传统的固相反应法分别制备了x Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 (1 x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3三元系和x Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.05Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 (0.95-x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3四元系铅基压电陶瓷,并通过改变组分中的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3含量分析了其对整个陶瓷体系微观结构及电学性能的影响,分别确定了综合性能最佳的陶瓷组分。然后选择0.3Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.05Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 0.65Pb(Zr0.4Ti0.6)O3四元系铅基压电陶瓷,采用切割填充工艺进行了粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的制备,并通过改变驱动器中压电陶瓷和环氧树脂的体积分数比及驱动器的极化温度分别讨论了其对驱动器各项性能的影响,确定了最佳的体积分数比和极化温度。首先,在x Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 (1 x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3三元系铅基压电陶瓷中,通过对烧结成型后各组分陶瓷的各项性能测试结果分析可知,当陶瓷的组分为0.38Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.62Pb(Zr0.4Ti0.6)O3时,该组分位于该体系陶瓷的准同型相界区域并具有最佳的综合性能。其各项性能参数分别为:剩余极化强度Pr=37.18μC/cm2,矫顽场Ec=7.98 k V/cm,居里温度Tc=230℃,最大的介电常数?m=23267,压电系数d33=661 p C/N,平面的机电耦合系数kp=63.5%。其次,在x Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 (1 x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3三元系铅基压电陶瓷的基础上掺入5 mol%的Pb(Fe1/2Nb1/2)O3后形成的x Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.05Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 (0.95-x)Pb(Zr0.4Ti0.6)O3四元系铅基压电陶瓷中,通过对烧结成型后各组分陶瓷的各项性能测试结果分析可知,当陶瓷组分为0.3Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.05Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 0.65Pb(Zr0.4Ti0.6)O3时,该组分位于该体系陶瓷的准同型相界区域并具有最佳的综合性能。其各项性能参数分别为:剩余极化强度Pr=33.19μC/cm2,矫顽场Ec=10.03 k V/cm,居里温度Tc=263℃,最大的介电常数?m=28208,压电系数d33=682p C/N,平面的机电耦合系数kp=69.01%。最后,在采用0.3Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.05Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 0.65Pb(Zr0.4Ti0.6)O3四元系铅基压电陶瓷作为陶瓷原料并利用切割填充法制备出的具有不同压电陶瓷和环氧树脂体积分数比的驱动器中,通过对驱动器的铁电和应变性能测试分析可知,当压电陶瓷和环氧树脂的体积分数比为0.4:0.3时,驱动器具有最佳的综合性能。其各项性能参数分别为:剩余极化强度Pr=13.67μC/cm2,矫顽场Ec=15.07 k V/cm,在振幅为±800 V、频率1 Hz的正弦交变电压作用下其最大纵向应变值为148με,最大横向应变值为76με。同时对经过不同极化温度极化后的驱动器进行了性能测试,测试结果表明,当驱动器在120℃下极化后,驱动器具有最佳的应变性能,在振幅为±800 V、频率1Hz的正弦交变电压作用下其最大纵向应变值可达185με,最大的横向应变值可达98με。
【关键词】：固相法 弛豫铁电体 切割填充法 压电纤维复合材料 驱动器
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 注释表10-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 压电陶瓷材料的发展概述11-14
• 1.2 铁电性与铁电体14-18
• 1.2.1 铁电性与铁电体简介14
• 1.2.2 弛豫型铁电体14-16
• 1.2.3 PMN-PZT驰豫型铁电材料16-17
• 1.2.4 PMN-PZT的掺杂改性及Fe_2O_3掺杂对压电陶瓷的改性研究17-18
• 1.3 粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器18-22
• 1.3.1 粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的发展简介18-20
• 1.3.2 粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的制备工艺20-22
• 1.4 本文的主要研究内容和实验方法22-24
• 第二章 固相法制备xPb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3 (1?x)Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3三元系压电陶瓷24-36
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验制备工艺过程及性能测试方法25-26
• 2.3 实验结果及其分析26-34
• 2.3.1 XRD图谱26-27
• 2.3.2 显微结构27-28
• 2.3.3 铁电性能28-30
• 2.3.4 介电性能30-32
• 2.3.5 场致应变性能32-33
• 2.3.6 压电性能33-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 固相法制备xPb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3 0.05Pb(Fe_(1/2)Nb_(1/2))O_3 (0.95?x)Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3四元系压电陶瓷36-48
• 3.1 引言36-37
• 3.2 实验制备工艺过程及性能测试方法37-39
• 3.3 实验结果及其分析39-47
• 3.3.1 XRD图谱39
• 3.3.2 显微结构39-41
• 3.3.3 铁电性能41-42
• 3.3.4 介电性能42-45
• 3.3.5 场致应变性能45
• 3.3.6 压电性能45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的制备及其性能测试48-59
• 4.1 引言48-49
• 4.2 实验过程49-53
• 4.2.1 切割-填充法制备粗压电陶瓷纤维复合材料49-50
• 4.2.2 粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的封装50-51
• 4.2.3 粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的极化和性能测试51-53
• 4.3 实验结果分析53-57
• 4.3.1 压电陶瓷纤维与环氧树脂纤维体积分数比对驱动器性能的影响53-56
• 4.3.2 极化温度对驱动器性能的影响56-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 总结59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-67
• 致谢67-68
• 硕士期间发表的学术论文以及专利68
• 学术论文68
• 专利68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苑金生;纤维复合材料在桥梁工程中的应用[J];玻璃纤维;2000年04期

2 史建平,林吉忠;反复低速冲击下短纤维复合材料的试验研究[J];中国铁道科学;2002年02期

3 邝先飞;涂海华;钟海坚;高晓波;;油菜杆等秸秆纤维复合材料的初探[J];江西化工;2009年02期

4 张兴金;邓忠林;;浅谈纤维复合材料与中国大飞机[J];纤维复合材料;2009年02期

5 ;高性能天然纤维复合材料[J];技术与市场;2010年04期

6 祝荣先;周月;任丁华;余养伦;于文吉;;制造工艺对竹基纤维复合材料性能的影响[J];木材工业;2011年03期

7 李淑芳;陈锡勇;;基于工学结合的《纤维复合材料》课程实施方案[J];内江科技;2012年05期

8 王元荪;;纤维复合材料制品结构[J];玻璃钢;2012年03期

9 祝荣先;;“户外用竹基纤维复合材料”通过鉴定[J];木材工业;2013年01期

10 邹惟前;刘方龙;;植物纤维复合材料的原理与特性[J];复合材料学报;1987年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李楠;韩辉;李军;;超高分子量聚乙烯纤维复合材料在防弹领域的应用[A];复合材料——基础、创新、高效：第十四届全国复合材料学术会议论文集（下）[C];2006年

2 程伟;赵寿根;孙博华;;交叉指形电极压电纤维复合材料及其均匀场理论修正解[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年

3 陈浩;杨庆生;;纤维复合材料性能设计的计算机辅助软件[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

4 吕燕伟;谭大维;;对纤维复合材料补强中抗翦承载力计算理论的评估(英文)[A];第五届全国FRP学术交流会论文集[C];2007年

5 荣光;孙宇新;王金相;;纤维复合材料弹道实验研究[A];第五届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2008年

6 李闽飞;;天然纤维复合材料在建筑领域的应用[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年

7 郑菲;罗海力;张伟东;吕城龙;周晓燕;;棉秆作为无胶纤维复合材料原料的特性分析[A];第九届中国林业青年学术年会论文摘要集[C];2010年

8 胡超;房学谦;;纤维复合材料热波散射与非稳态有效导热系数[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

9 周祝林;吴妙生;易洪雷;吴伯明;;纤维复合材料薄层板压缩性能试验方法评论[A];复合材料：创新与可持续发展(上册)[C];2010年

10 梁军;杜善义;陈晓峰;;含微裂纹夹杂多向纤维复合材料的损伤及本构关系[A];第六届全国结构工程学术会议论文集（第一卷）[C];1997年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 苏薇;汉高纤维复合材料减轻飞机材料重量[N];中国建材报;2008年

2 木言;木质纤维复合材料走俏国际市场[N];中国建材报;2007年

3 本报记者 康佳媛;轻与强的完美结合[N];中国纺织报;2014年

4 ;纤维复合材料[N];中国包装报;2005年

5 本报记者 胡琴;木纤复合材：让中国轿车“香”起来[N];中国绿色时报;2007年

6 中材科技股份有限公司 薛忠民;继往开来 创新创业 开创特种纤维复合材料产业发展新局面[N];中国建材报;2014年

7 中国玻璃纤维工业协会 中国复合材料工业协会 张福祥　刘丽;我国纤维复合材料未来发展方向探讨[N];中国建材报;2013年

8 刘黄林 编译;758亿美元市场就在眼前[N];中国纺织报;2014年

9 叶鼎铨;玻纤防弹材料的应用[N];中国建材报;2005年

10 苏宗;江苏复合材料产业大摸排[N];中国建材报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张亚梅;热处理对竹基纤维复合材料性能影响的研究[D];中国林业科学研究院;2013年

2 任凤梅;二氧化钛基异质结/导电含氟聚合物纤维复合材料的制备与光催化性能[D];合肥工业大学;2015年

3 刘姝君;阻燃竹基纤维复合材料的制造与性能评价[D];中国林业科学研究院;2013年

4 余养伦;高性能竹基纤维复合材料制造技术及机理研究[D];中国林业科学研究院;2014年

5 张庐陵;竹纤维复合材料的组织设计、制备与性能研究[D];南京林业大学;2009年

6 何铁石;半导体—氟碳聚合物电纺纤维复合材料的制备及其光催化性能研究[D];合肥工业大学;2009年

7 张伏;淀粉/玉米秸秆纤维复合材料的制备及仿生层构板材[D];吉林大学;2007年

8 刘相尧;基于过氧化氢氧化聚苯胺/纤维素纤维复合材料的制备与性能研究[D];东北林业大学;2013年

9 胡玉安;染色重组竹制备工艺研究与性能评价[D];中国林业科学研究院;2014年

10 王庭辉;陶瓷和纤维复合材料的动态性能及防护分析[D];西南交通大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 于博荣;三维纳米结构石墨烯基纤维复合材料的制备及其电化学性质的研究[D];安徽大学;2015年

2 付晓雷;可生物降解PBS/剑麻纤维复合材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2015年

3 孙俊梅;金属—有机骨架化合物/壳聚糖纤维复合材料制备、表征及性能[D];北京化工大学;2015年

4 张金豹;芳纶纤维复合材料超低温铣削试验研究[D];大连理工大学;2015年

5 郝燕飞;用于汽车内饰件的汉麻纤维复合材料的成型工艺与性能的研究[D];吉林大学;2015年

6 温凯;粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的制备及其性能测试[D];南京航空航天大学;2015年

7 马志垒;纤维复合材料冲击数值分析[D];郑州大学;2010年

8 袁海涛;实验与数值耦合方法研究植物短纤维复合材料的断裂力学行为[D];天津大学;2011年

9 庄原;芳纶纤维复合材料切磨复合加工技术研究[D];大连理工大学;2013年

10 马伟;热塑性天然竹纤维复合材料的制备及其性能研究[D];浙江农林大学;2012年

  本文关键词：粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器的制备及其性能测试，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：368262