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1、精品文档压电陶瓷制备与测试实验报告一、实验要求1、了解压电陶瓷的基本性能、结构、用途、制备方法。2、了解压电陶瓷常见的表征方法及检测手段。3、掌握压电陶瓷材料压电、介电性能等性能测试方法。4、掌握压电陶瓷的性能分析方法。二、压电陶瓷材料制备过程主要包括以下步骤：配料 -混合-预烧-粉碎-成型-排胶-烧结-被电极 -极化-测试。1、配料： Bi2O3 14.1244113464136 Sc2O3 4.13930659262249PbO 23.339070300907 TiO2 8.397211760056962、原料选用纯度高、细度小和活性大的粉料，根据配方或分子式选择所用原料，并按 原料纯度进
2、行修正计算， 然后进行原料的称量。 按化学配比配料以后， 使用行星式球磨机将 各种配料混合均匀。 实验室常采用的是水平方向转动球磨方式， 震动球磨是另一种常用的球 磨方法，此外还有气流粉碎法等混合方法。3、混合球磨后的原料进行预烧。预烧是使原料间发生固相化学反应以生成所需产物的 过程，预烧过程中应注意温度和保温时间的选择。 将预烧反应后的材料使用行星式球磨机粉 碎。4、成型的方法主要有四种；轧膜成型、流延成型、干压成型和静水压成型。轧膜成型适用于薄片元件；流延成型适合于更薄的元件，膜厚可以小于10 m;干压成型适合于块状元件； 静水压成型适合于异形或块状元件。 除了静水压成型外， 其他成型方法
3、都需要有粘合 剂，粘合剂一般占原料重量的 3左右。成型以后需要排胶。粘合剂的作用只是利于成型， 但它是一种还原性强的物质，成型后应将其排出以免影响烧结质量。5、烧结是将坯体加热到足够高的温度，使陶瓷坯体发生体积收缩、密度提高和强度增 大的过程。 烧结过程的机制是组成该物质的原子的扩散运动。 烧结的推动力是颗粒或者晶粒 的表面能，烧结过程主要是表面能降低的过程。晶粒尺寸是借助于原子扩散来实现的。6、烧结后的样品要被电极，可选用的电极材料有银、铜、金铂等，形成电极层的方法有真空蒸发、 化学沉积等多种。压电陶瓷中广泛采用的是， 在烧结后的样品涂上银浆，在 空气中烧制电极。为了防止空气在高压下电离、击
4、穿，极化一般是在硅油中进行。为了获得优良的压电性能，需要选择合适的电场强度，适当的极化温度。极化样品放置24小时后，用压电常数测量仪测量 d33，用高频阻抗分析仪(Agilent4294A等)测量介电常数、介电损耗、 精品文档精品文档谐振频率等三、实验内容利用d33测试仪及Agile nt 4294A阻抗分析仪测试压电陶瓷片的各项性能，得如下表格:料称 材名d33(pC/N)反谐 振频 率fa(kH z)谐振 频率fr(kHz)谐振 点处 阻抗Rf(?)1kHz的电 容Cp(nF)介电损耗D(mU)机械 品质 因子Qm机电 耦合 系数kp样品厚度t(mm)样品直径(mm)相对 介电 常数
5、63; rBSPT396212.0185.5200.1921.0202238.51351790.5991.009.091776然后根据Agile nt 4294A阻抗分析仪测得的数据，通过公式计算得到如下两图上图未居里温度的介电温谱图，B代表介电常数，A代表温度，读图得到最高点坐标(454,17.401)，因此居里温度为 454度 mpaoeripe200000 -100000 -80-60-40-20-0-20-40-60-$0需mild150000200000250000精品文档frequence(Hz)上图为阻抗分析图，读图得到黑线最高、最低点对应x坐标别为212.000、185.500 (kHz)对应fa、fr。陶瓷种类相对介电常数介电损耗居里温度C机电耦合系数kp压电常数(pC/N)机械品质因数QmBSPT17760.0394540.60396179上表为最终得到的 BSPTW瓷个性能指标集合。成员及分工: