鋯鈦酸鉛壓電纖維及其復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛(PZT)是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(ABO3)多晶壓電陶瓷，因其優(yōu)良的壓電性能和機(jī)電耦合性能而被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)控制、壓電變壓器、換能器、存儲(chǔ)器等領(lǐng)域中。但多晶陶瓷硬而脆的特性限制了它的應(yīng)用范圍，1-3型壓電纖維復(fù)合材料繼承了壓電相的高耦合效應(yīng)和聚合物相低聲阻抗，克服了純壓電陶瓷在強(qiáng)度和脆性方面的缺點(diǎn)，具有高的壓電系數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)，低的密度和介電常數(shù)，在醫(yī)療超聲、無(wú)損檢測(cè)、超聲換能等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。作為功能相，壓電纖維決定了1-3型壓電復(fù)

2、合材料的最終性能，因此，壓電纖維的制備在整個(gè)工藝流程中非常重要，而采用傳統(tǒng)方法制備的壓電纖維性能較差，因此，本論文主要研究了PZT壓電纖維制備工藝的優(yōu)化，采用噴霧造粒的空心PZT預(yù)燒粉取代球磨燒成粉，通過(guò)粘稠塑性加工法獲得了結(jié)構(gòu)致密、性能優(yōu)異的PZT壓電纖維。通過(guò)制備1-3型壓電復(fù)合材料對(duì)纖維的性能進(jìn)行了表征。
　　論文主要完成的工作和取得的結(jié)果如下:
　　(1)通過(guò)對(duì)比PZT-51預(yù)燒粉和燒成粉粉末顆粒尺寸及形貌特征及其塊

3、體的性能，對(duì)比后得出PZT-51預(yù)燒粉具有良好的流動(dòng)性且其塊體性能較好，因此選擇PZT-51預(yù)燒粉粉來(lái)制備PZT壓電纖維。
　　(2)采用粘稠塑性加工法，獲得了具有高固相含量、高粘塑性的PZT泥料。經(jīng)模具擠壓獲得了直徑為200μm的纖維生坯，對(duì)不同工藝燒結(jié)后的纖維物相、組織形貌及性能進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明纖維最佳燒結(jié)工藝為1250℃保溫1h，所得纖維密度為7.3 g/cm-3，壓電系數(shù)最高為573 pC·N-1。
　　(3)通