《压电材料的性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压电材料的性能（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划压电材料的性能结课论文开题报告学院：化学工程学院专业班级：材料化学112班学生姓名：顾鹏学号：XXXX年4指导教师：日特种陶瓷的力学性能与压电陶瓷的结构原理和性能参数引言：随着新技术革命的，功能陶瓷愈来愈受到世界各国的重视，品种日益增多，应用也愈来愈普遍。几乎在工业、宇航、军工等所有的领域都可以找到特种月13题目:特种陶瓷的力学性能与压电陶瓷的结构原理和性能参数陶瓷的应用。应该指出，许多陶瓷都具有十分优异的综合性能。摘要：特种陶瓷是发展高新技术的物质基础，也是改造传统产业的必备条件，
2、因此材料科学被列为对世纪六大高科技领域之一。特种陶瓷是新材料的一个组成部分，由于它具有其他材料所没有的各种优良性能，耐高温、高强度、重量轻、耐磨、耐腐蚀、优异的电、磁、声、光等物理特点，它在国民中的能源、电子、航空航天、机械、汽车、冶金和生物等各方面都有广阔的应用前景，成为各工业技术特别是尖端技术中不可缺少的关键材料，在国防现代化建设中，武器装备的发展也离不开特种陶瓷材料。除此之外，在当今世界各国把环境保护作为重要的问题来考虑时，以环境保护、生活优化为背景的环境净化功能陶瓷的研究与开发也必然对改善人类生存环境，实施可持续发展战略起到积极的推动作用。Abstract:specialceramic
3、sisthematerialbasisforthedevelopmentofhightechnology,isthetransformationoftraditionalindustriesessentialcondition,sothematerialsscienceislistedasthesixmajorhigh-techfields.Specialceramicsisapartofthenewmaterial,becauseithasexcellentresistancetovariousothermaterialsdonothave,hightemperatureresistance
4、,highstrength,lightweight,corrosionresistance,wearresistance,excellentelectrical,magnetic,acoustic,opticalandotherphysicalcharacteristics,itisinthenationalenergy,electronics,aerospace,machinery,automobile,metallurgyandbiologicalaspectshavebroadapplicationprospects,hasbecometheindustrytechnologyisthe
5、keytechnologyintheessentialmaterial,inthemodernizationofnationaldefenseconstruction,thedevelopmentofweaponsandequipmentalsocannotdowithoutspecialceramicmaterials.Inaddition,theenvironmentalprotectionasanimportantconsiderationintheworld,withenvironmentalprotection,lifeoptimizationasthebackgroundofthe
6、environmentalresearchanddevelopmentoffunctionalceramicsareboundtoimprovehumanlivingenvironment,implementingthestrategyofsustainabledevelopmentplaysapositiveroleinpromoting.关键词：特种陶瓷、压电陶瓷、性能1特种陶瓷定义特种陶瓷又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大.在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新
7、型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能。如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能，以及耦合功能。如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。2特种陶瓷的力学性能金属的变性特征金属材料在室温静拉伸载荷下，断裂前一般都要经过弹性变形和塑性变形两个阶段，而陶瓷材料一般都不出现塑性变形。极微小应变的弹性变形后出现脆性断裂。延伸率和断面收缩都几乎为零。材料的弹性变形符合虎克定律，即?弹性形变虎克定律=EE为弹性模量，是材料原子间结合力的反映。陶瓷材料的弹性模量比金属的大很多。陶瓷材料形变的另一特点是压缩时的弹性模量大大高于拉伸时的弹性模量。即E压E拉与此同时，陶瓷材料压缩时还可以产生少量的压缩塑性变形。陶瓷的脆性
8、断裂和材料强度的韦伯分布1920年格里菲斯提出了脆性断裂理论。这一理论认为，材料内部存在原始裂纹，当材料受力时，在裂纹的尖端处产生应力集中，如果尖端处的应力超过材料的理论强度时，裂纹就迅速扩展，最后使材料断裂，这就是为什么材料实际强度比理论强度低很多的原因。实际材料中存在的孔隙、裂纹、夹杂和其他群贤均可视格里菲斯模型中的裂纹。事实上，在不同的村性材料中裂纹的分布服从统计规律，那么材料的强度也服从概率分布，这一分布最早由韦伯提出。韦伯数大，材料强度分布狭窄，说明原料和工艺稳定，相反则说明原料和工艺不稳定，所以韦伯数是材料可靠性的重要亮度。陶瓷材料的断裂韧性断裂韧性是材料抵抗裂纹扩展的能力，是本征
9、属性，与裂纹的大小、形状以及外力大小无关。对陶瓷材料而言，在室温至小于的温度范围内很难产生塑性变形，因此呈脆性断裂。陶瓷材料对裂纹的敏感性很强，断裂韧性是评价陶瓷材料力学性能的重要指标，常用线弹性力学研究裂纹扩展和断裂的问题。陶瓷的强韧化及其机理陶瓷韧化的分类陶瓷材料的增韧按机理可分为两大类：一类是在裂纹尖端分布着非弹性变性区，它们是因为相变或微裂纹两者共同引起的；另一类是裂纹桥联，是由纤维、晶须、颗粒等第二相引起的。须增韧、颗粒等第二相增韧等。相变增韧当陶瓷材料处于张应力作用下，裂纹尖端就有一张应力。当裂纹尖端的张应力大于材料的断裂应力时，裂纹扩展，材料脆断。如果实际张力低于材料的断裂应力时
10、，裂纹扩展停止，这种固体相变而形成的韧化过程被称为相变增韧。微裂纹和残余应力增韧如果弹性应变能超过基体的断裂强度，基体开裂，沉声许多微裂纹。材料中只有那些大于等于2C的裂纹才会扩展，材料才会脆断。至于材料中的那些小于2C，特别是远小于2C的裂纹在断裂应力的作用下是无害的，材料是安全的。当住裂纹扩展，遇到这些裂纹时，主裂纹发生偏转、分叉，吸收断裂问，使材料在更高的载荷下才能断裂，这一机制被称为微裂纹增韧机制桥联增韧多晶体陶瓷中局部晶粒的桥联。有两种主要的桥联类型，局部未破坏晶粒所组成的桥联和内部摩擦互锁裂纹面所造成的桥联。延性颗粒和县委补强主要的增韧方法和材料要提高作为裂纹扩展抗力的韧性，需要缓
11、和裂纹尖端的应力集中，增大断裂所需的能。对于除高温以外无法依靠塑性变形的陶瓷,其断裂机理有以下几种:相变、显微裂化、裂纹弯曲、裂纹转向、拉脱、桥接效应和残留应变能效应。相变仅适用于氧化锆等有限的材料,因此,显微裂化、裂纹弯曲和裂纹转向便成为含例子分散系的陶瓷烧结体的重要强韧化机理。如果分的细一点，又常将陶瓷的韧化机制分为相变增韧、微裂增韧、纤维或晶虽然相变以外的机理也起作用,但各种机理所起的作用尚不能定量表达。拉脱和桥接效应可望通过晶须和粒子分散实现复合化,也可认为与晶须等引起的裂纹弯曲、转向等有关联。裂纹弯曲、转向是局部不均匀的裂纹,可理解为显微裂纹的形成-扩展,也可认为包含显微裂化。残留应
12、变能效应可以缓和显微裂纹形成的主裂纹应力集中,进而提高韧性，在理论上是可行的，对于不能依靠塑性变形的脆性材料是一个重要机理。3特种陶瓷今后的发展前景特种陶瓷是发展高新技术的物质基础，也是改造传统产业的必备条件，因此材料科学被列为对世纪六大高科技领域之一。特种陶瓷是新材料的一个组成部分，由于它具有其他材料所没有的各种优良性能，耐高温、高强度、重量轻、耐磨、耐腐蚀、优异的电、磁、声、光等物理特点，它在国民中的能源、电子、航空航天、机械、汽车、冶金和生物等各方面都有广阔的应用前景，成为各工业技术特别是尖端技术中不可缺少的关键材料，在国防现代化建设中，武器装备的发展也离不开特种陶瓷材料。除此之外，在当
13、今世界各国把环境保护作为重要的问题来考虑时，以环境保护、生活优化为背景的环境净化功能陶瓷的研究与开发也必然对改善人类生存环境，实施可持续发展战略起到积极的推动作用。(1)、特种陶瓷基础技术的研究，例如烧结机理、检测技术和粉末制备技术等；(2)、超导陶瓷的研究；(3)、特种陶瓷的薄膜化或非晶化是提高陶瓷功能的有效方法，因而许多国家都把它作为一项主要内容而加以研究；(4)、陶瓷的纤维化是研制隔热材料、复合增强材料等的重要基础，目前国外，尤其是日本对陶瓷纤维及晶须增强金属复合材料的研究极为重视，其研究主要集中于碳化硅及氮化硅；(5)、陶瓷与陶瓷或陶瓷与其它材料复合(陶瓷纤维增强陶瓷，陶瓷纤维增强金属
14、)问题也是现阶段的研究重点。(6)、在非氮化物陶瓷中，目前国外研究最多的是陶瓷发动机，高压热交挽器及陶瓷刀具等；(7)、随着生物化学，生物医学这些新兴学科的发展，生物陶瓷的开发研究也变得越来越重要。4压电陶瓷的定义压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。这是一种具有压电效应的材料。压电效应：某些电介质定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应的方向改变时，电荷的极性也随压电材料的主要性能参数介电常数介电常数是反映材料的介电性质，或极化性质的，
15、通常用来表示。不同用途的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的介电常数要求不同。例如，压电陶瓷扬声器等音频元件要求陶瓷的介电常数要大，而高频压电陶瓷元器件则要求材料的介电常数要小。介电常数与元件的电容C，电极面积A和电极间距离t之间的关系为=Ct/A式中C电容器电容；A电容器极板面积；t电容器电极间距当电容器极板距离和面积一定时，介电常数越大，电容C也就越大，即电容器所存储电量就越多。由于所需的检测频率较低，所以应大一些。因为大，C就相应大，电容器充放电时间长，频率就相应低。(2)压电应变常数压电应变常数表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小：d31?t(m/V)U式中U施加在压电晶片两面的压电；t晶片在厚度方向的变形。压电应变常数d33是衡量压电晶体材料发射性能的重要参数。其值大，发射性能好，发射灵敏度越高。压电电压常数g33压电电压常数表示作用在压电晶体上单位应力所产生的压电梯度大小：g31?UP(V?m/N)P式中P施加在压电晶片两面的应力；UP晶片表面产生的电压梯度，即电压U与晶片厚度t之比，UP=U/t。压电电压常数g33是衡量压电晶体材料接收性能的重要参数。
