1-3型PZT-Epoxy壓電復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,采用一種改進的切割-填充工藝制備了P ZT體積分數(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壓電復合材料。實驗中率先采用直流磁控濺射制備并比較了應用于1-3型壓電復合材料表面的N iCr/Ag和N iCr/C u兩種薄膜電極。最后,分析了厚度和P ZT體積分數(shù)對復合材料性能的影響。實驗中利用光學顯微鏡、掃描電鏡對所制備的樣品進行了表面

2、形貌分析,利用XRD分析材料的物相組成及結構,利用分析天平、千分尺、四探針電阻率測量儀、精密阻抗分析儀對實驗結果和材料性能進行了測試并分析了相關的影響因素。
　　本研究表明,實驗中所采用的改進型切割-填充方法,保證了所制備的1-3型壓電復合材料中 P ZT柱的斷裂率低于1%。實驗結果還表明原材料的選擇、不同的切割刀片類型、不同轉速與進刀量的組合以及整個加工過程中的溫度都會對所制備的1-3型壓電復合材料均勻性產(chǎn)生較大影響。通過對Ni

3、Cr/Ag和NiCr/Cu兩種薄膜電極材料進行電學和表面分析表明,在低于1μm的厚度時,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合材料的徑向振動,NiCr層的厚度定為250nm,Ag層厚度為450nm。
　　本文對所制備的1-3型壓電復合材料進行性能表征的結果表明,

4、復合材料中P ZT的體積分數(shù)對其性能產(chǎn)生重大影響。實驗中所制備的復合材料的機電耦合系數(shù)及聲阻抗均優(yōu)于純P ZT材料。在單一的厚度振動模式下,P ZT體積分數(shù)為62%的復合材料的機電耦合系數(shù)可達68%,聲阻抗值達20MRayls左右。這主要是陶瓷柱周圍環(huán)氧樹脂對P ZT柱同時具有夾持邊界約束作用和彈性邊界約束作用的結果。研究了復合材料的性能與厚度的關系。復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系升高。在厚度大于0.145