1-3型PZT-Epoxy壓電復(fù)合材料的制備及性能表征.pdf

1、本文以制備出一種高性能的超聲探頭材料為目的,采用一種改進(jìn)的切割-填充工藝制備了P ZT體積分?jǐn)?shù)分別為58.6％,62%,67.5%的三種類型且每種類型研磨至不同厚度的1-3型P ZT/Epo xy壓電復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)中率先采用直流磁控濺射制備并比較了應(yīng)用于1-3型壓電復(fù)合材料表面的N iCr/Ag和N iCr/C u兩種薄膜電極。最后,分析了厚度和P ZT體積分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)中利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了表面

2、形貌分析,利用XRD分析材料的物相組成及結(jié)構(gòu),利用分析天平、千分尺、四探針電阻率測(cè)量?jī)x、精密阻抗分析儀對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和材料性能進(jìn)行了測(cè)試并分析了相關(guān)的影響因素。
　　本研究表明,實(shí)驗(yàn)中所采用的改進(jìn)型切割-填充方法,保證了所制備的1-3型壓電復(fù)合材料中 P ZT柱的斷裂率低于1%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明原材料的選擇、不同的切割刀片類型、不同轉(zhuǎn)速與進(jìn)刀量的組合以及整個(gè)加工過程中的溫度都會(huì)對(duì)所制備的1-3型壓電復(fù)合材料均勻性產(chǎn)生較大影響。通過對(duì)Ni

3、Cr/Ag和NiCr/Cu兩種薄膜電極材料進(jìn)行電學(xué)和表面分析表明,在低于1μm的厚度時(shí),N iCr/Ag薄膜材料的電阻率和表面均勻性優(yōu)于同一厚度的 N iCr/C u材料。因而,在1-3型壓電復(fù)合材料表面優(yōu)先采用磁控濺射法制備N iCr/Ag薄膜電極材料。為了保證薄膜電極有足夠的附著力且不影響復(fù)合材料的徑向振動(dòng),NiCr層的厚度定為250nm,Ag層厚度為450nm。
　　本文對(duì)所制備的1-3型壓電復(fù)合材料進(jìn)行性能表征的結(jié)果表明,

4、復(fù)合材料中P ZT的體積分?jǐn)?shù)對(duì)其性能產(chǎn)生重大影響。實(shí)驗(yàn)中所制備的復(fù)合材料的機(jī)電耦合系數(shù)及聲阻抗均優(yōu)于純P ZT材料。在單一的厚度振動(dòng)模式下,P ZT體積分?jǐn)?shù)為62%的復(fù)合材料的機(jī)電耦合系數(shù)可達(dá)68%,聲阻抗值達(dá)20MRayls左右。這主要是陶瓷柱周圍環(huán)氧樹脂對(duì)P ZT柱同時(shí)具有夾持邊界約束作用和彈性邊界約束作用的結(jié)果。研究了復(fù)合材料的性能與厚度的關(guān)系。復(fù)合材料的共振頻率和反共振頻率隨著其厚度的降低而呈拋物線關(guān)系升高。在厚度大于0.145