目前最常用的声波换能器压电陶瓷材料是

基于压电陶瓷材料的换能器可靠性研究

左富强，张本华，王欣欣，姚灵

（宁波水表股份有限公司，浙江 宁波 315032）

摘 要：随着超声波水流量仪表在市场中逐渐推广应用，基于压电陶瓷材料的换能器的研究

也越来越深入；由于水流量仪表使用环境通常较为苛刻，产品的可靠性要求较高；本文对超声波水流量仪表的换能器可靠性进行研究，提出换能器的设计方案，并提出四种可靠性试验方法，对换能器可靠性进行试验。

关键字：压电陶瓷；换能器；可靠性

Research on reliability of transducer based on piezoelectric ceramic materials

ZUO Fuqiang，ZHANG Benhua，WANG Xinxin，YAO Ling （Ningbo Wate Meter Co.,Ltd，Ningbo 315032，Zhejiang，China）

Abstract: With the ultrasonic water flowrate meter has been used widely in the market, transducer based on piezoelectric ceramic mate

基于压电陶瓷材料的换能器可靠性研究

左富强，张本华，王欣欣，姚灵

（宁波水表股份有限公司，浙江 宁波 315032）

摘 要：随着超声波水流量仪表在市场中逐渐推广应用，基于压电陶瓷材料的换能器的研究

也越来越深入；由于水流量仪表使用环境通常较为苛刻，产品的可靠性要求较高；本文对超声波水流量仪表的换能器可靠性进行研究，提出换能器的设计方案，并提出四种可靠性试验方法，对换能器可靠性进行试验。

关键字：压电陶瓷；换能器；可靠性

Research on reliability of transducer based on piezoelectric ceramic materials

ZUO Fuqiang，ZHANG Benhua，WANG Xinxin，YAO Ling （Ningbo Wate Meter Co.,Ltd，Ningbo 315032，Zhejiang，China）

Abstract: With the ultrasonic water flowrate meter has been used widely in the market, transducer based on piezoelectric ceramic mate

基于压电陶瓷材料的换能器可靠性研究

左富强，张本华，王欣欣，姚灵

（宁波水表股份有限公司，浙江 宁波 315032）

摘 要：随着超声波水流量仪表在市场中逐渐推广应用，基于压电陶瓷材料的换能器的研究

也越来越深入；由于水流量仪表使用环境通常较为苛刻，产品的可靠性要求较高；本文对超声波水流量仪表的换能器可靠性进行研究，提出换能器的设计方案，并提出四种可靠性试验方法，对换能器可靠性进行试验。

关键字：压电陶瓷；换能器；可靠性

Research on reliability of transducer based on piezoelectric ceramic materials

ZUO Fuqiang，ZHANG Benhua，WANG Xinxin，YAO Ling （Ningbo Wate Meter Co.,Ltd，Ningbo 315032，Zhejiang，China）

Abstract: With the ultrasonic water flowrate meter has been used widely in the market, transducer based on piezoelectric ceramic mate

基于Ansys的压电陶瓷材料振动特性仿真与研究

【摘要】本文以智能材料中压电陶瓷为研究对象，对其进行的主动振动控制。本论文总结分析了压电陶瓷的特性和相关的物理学方程，依据理论分析的结果，确定PZT材料的具体参数的选择，分析压电陶瓷特性和力学模型。利用Ansys仿真软件对梁进行模态分析得到各阶模态下的振动频率，观察振动情况。并分析PZT在静态、动态电压下的电致伸缩特性。然后给梁上的压电陶瓷一个激振，观察和分析梁的振动情况。最后在梁的某个位置粘贴第二片压电陶瓷，对其施加与第一片相反的电压，抑制梁的振动，观察分析抑制情况。

【关键词】压电陶瓷;Ansys仿真;PZT

1.引言

压电材料是指具有压电效应，能够实现电能与机械能相互转换的晶体材料，受到压力作用时会在两端面间出现电压，进而表现出压电效应[1]。压电效应的机理是：具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷[2]。反之，压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形[3]。

压电陶瓷具有价格低廉、易

陶瓷材料

分类依据：吸水率。吸水率，反映陶瓷瓷胎气孔率的大小。 吸水率=（陶瓷胎体吸水后-陶瓷胎体干重）*100%

陶瓷胎体干重

举例：“陶瓷砖”按吸水率可分为五大类：

GB／T4100.1-1999 干压陶瓷砖—第1部分 瓷质砖 E ≤ 0.5 %

GB／T4100.2-1999 干压陶瓷砖—第2部分 炻瓷砖 0.5% < E≤3 % GB／T4100.3-1999 干压陶瓷砖—第3部分 细炻砖 3% < E≤6 % GB／T4100.4-1999 干压陶瓷砖—第4部分 炻质砖 6% < E≤10%

GB／T4100.5-1999 干压陶瓷砖—第5部分 陶质砖 E >10 %

陶瓷的发展与进步。陶瓷的发展经历了四个时期三个飞跃。四个时期：无釉陶器时期，原始瓷器时期，透明釉时期，半透明胎时期。三个大的飞跃：釉陶的出现为第一大飞跃（商代）；

不透明釉到透明釉为第二大飞跃（北宋）（汝、定、官、哥、均）；不透明胎到半透明胎为第三大飞跃（景德镇）。

1、原料的分类与作用

根据工艺特性分：可塑性原料，非可塑性原料（瘠性），熔剂性原料。根据用途分：坯用原料，釉用原料，色料和彩料。根据矿物组成分：粘土原料，硅质原料，长石原料，钙质原料，镁质原料。根据原料的获得方式分：矿物原料，化工原料。

原料是基础。传统陶瓷制品所用原料多为天然矿物原料；陶瓷制品的性质不

陶瓷材料的力学性能

高分子091 项 淼 学号17

陶瓷材料

陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料 之间的主要区别在于化学键不同。 金属：金属键

高分子：共价键（主价键）+范德瓦尔键（次价键） 陶瓷：离子键和共价键。

普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。

工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。 工程陶瓷的性能：

耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。

硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。

常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。 一、陶瓷材料的结构和显微组织 1、结构特点

陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。 可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。

如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料” 2、显微组织

晶体相，玻璃相，气相 晶界、夹杂

（种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。 （可通过热处理改善材料的力学性能）

陶瓷的分类

※ 玻璃—工业玻璃(光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃 ※ 陶瓷—普通陶瓷--日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工，多孔……

1．根据自己的理解阐述“先进陶瓷材料”的内涵，并指出先进陶瓷材料所包含的大致范围。

先进陶瓷材料指用精制高纯人工合成的无机化合物作为原料，采用精密控制工艺烧结而制成的高性能陶瓷、精细陶瓷或特种陶瓷，是相对于传统陶瓷材料而言的。 基本性能特点是：具有高硬度，优异的耐磨性，高强度，优良的机械性能，高熔点，杰出的耐热性，高化学稳定性，良好的耐腐蚀性。高的脆性是其致命弱点。 新型陶瓷材料按照人们目前的习惯可分为两大类，即结构陶瓷和功能陶瓷，将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷(主要包括氧化物系统、非氧化物系统及氧化物与非金属氧化物的复合系统),而将具有电、光、磁、化学和生物特性，且具有相互转换功能的陶瓷列为功能陶瓷（主要包含以下几个方面：铁电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷）。 2.组成、结构、性能是陶瓷材料制备过程中的三个重要因素，准确理解三者在材料制备中的作用和三者之间的相互关系。

陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如热稳定系数、电阻率、弹性模量等）的影响，同时又与其显微结构密切相关。而决定显微结构和本征物理量的是陶瓷的组成及其加工工艺过程。其中，陶瓷组成对显微结构、性能起决定作用。 陶瓷材料的许多性能取决于它的化学矿物组成。组成不同，

水泥、陶瓷材料和玻璃的分析

原子吸收分光光度法分析手册

第 7 册

水泥、陶瓷材料和玻璃的分析

水泥、陶瓷材料和玻璃的分析

原子吸收分光光度法分析手册

第 7 册

目 录

前言 ............................................................................................................................................ 4 12

水泥分析 ...................................................................................................................... 5 12.1

波特兰水泥分析方法 ........................................................................................... 5 12.1.1 样品前处理 .....................................................

断裂韧性测量

第讨。

卷第期云

硬

质

合

金‘

年

月

精细陶瓷材料断裂韧性的测定江筱玲

林洲硬质合金厂湖南株洲,

,

摘

要

通过论述单刃缺口梁三点弯曲法拉伸法显徽压痕法等侧定材料断裂韧性,

、

、

二

值方法的

墓本原理综合考虑各种测量方法对精细陶瓷材料洲,,

断裂韧性精确度的影响以及侧定过程的可值

操作性结合实际侧定试验结果分析最终确定显徽压痕法作为侧定精细肉瓷材料断裂韧性常规检测方法关镇词精细肉瓷单刃缺口梁三点弯曲法拉伸法显徽压痕法

断裂韧性

绪

论,、、

精细陶瓷材料尤其是氮化硅氮化铝等精细陶瓷具有良好的耐酸耐碱性绝缘性能,

良好能在极其恶劣的环境下工作但是它们的缺点是脆性大抗冲击力弱易发生脆性断,,

,

。

裂

。

因此要广泛运用精细陶瓷材料则必须,,。

冬河弓

砖

蓄

今

,幽只一一试样

重视其断裂韧性

理论上测量断裂韧性的方法有多种诸,

如单刃缺口梁三四点弯曲法拉伸法压痕法通常情况是根据所测量材质的脆性大小,

、

、

二氏

选用不同的测试方法,

。

本文在分析比较各种

方法的基础上提出显微压痕法是测量精细陶瓷的较好方法的试样其厚度。

单刃缺口梁三点弯曲法测材料断裂韧性、

’图一

高度

、

跨度

符合下列比

曲线,

例图,

在材料试验机上加载做

一,

曲线如,

,

由

一二

曲线确定几万计算出

再

试样长度。

可稍大于

,

不得小于

由

确定

作者简介江筱玲女

哈理工材料成型专业基础课件

第九章 陶瓷材料内容提要 ： 本节介绍陶瓷材料的结构与性能。 本节介绍陶瓷材料的结构与性能。介绍现今意义上陶瓷 材料的分类，简述工程陶瓷的基本工艺过程， 材料的分类，简述工程陶瓷的基本工艺过程，介绍普通陶 包括日用陶瓷和工业陶瓷) 特种陶瓷(氧化物陶瓷、 瓷(包括日用陶瓷和工业陶瓷)、特种陶瓷(氧化物陶瓷、 碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、氮化物陶瓷)的组成、 碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、氮化物陶瓷)的组成、性能特 点和应用。 点和应用。 学习目标 ： 了解陶瓷材料的结构与性能。熟悉特种陶瓷的性能特点、 了解陶瓷材料的结构与性能。熟悉特种陶瓷的性能特点、 改善性能的途径和应用。对其它陶瓷材料作一般了解。 改善性能的途径和应用。对其它陶瓷材料作一般了解。

哈理工材料成型专业基础课件

一、陶瓷的概念传统意义上的陶瓷主要指陶器和瓷器，也包括玻璃、 传统意义上的陶瓷主要指陶器和瓷器，也包括玻璃、搪 耐火材料、砖瓦等。这些材料都是用粘土、石灰石、 瓷、耐火材料、砖瓦等。这些材料都是用粘土、石灰石、长 石英等天然硅酸盐类矿物制成的。因此， 石、石英等天然硅酸盐类矿物制成的。因此，传统的陶瓷材 料是指硅酸盐类材科。 料是指硅酸盐类材科。现今意义上