材料制备工艺课程设计--PZT压电陶瓷蜂鸣器片

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1、 1 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 PZT 压电陶瓷蜂鸣器片压电陶瓷蜂鸣器片 学院名称：学院名称：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 专业班级：专业班级：无机非金属材料无机非金属材料 10100101 班班 学号：学号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 2014 年年 1 月月 2 目录目录 前言.3 1 压电蜂鸣片简介4 1.1 蜂鸣器的作用 .4 1.2 蜂鸣器的结构原理.4 2 陶瓷工艺设计的目的和意义5 3 设计任务及说明.5 4 计算.6 4.1 以 1mol 为基准对 Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3 进行计算.6 4.2 以 10

2、0g 为基准对 Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3+0.5wt%Cr2O3+0.3wt%Fe2O3 进行计算7 5 PZT 陶瓷制备的工艺流程.7 5.1 称量与混合8 5.2 预烧.8 5.3 粉体制备.9 5.4 造粒10 5.5 成型10 5.6 排塑.11 5.7 烧成.12 5.8 极化.15 5.9 焊接.16 5.10 测试.17 6 工艺参数.18 6.1 预烧工艺参数.18 6.2 烧结工艺参数.18 6.3 极化工艺参数.18 7 主要设备选型19 7.1 球磨机.19 7.2 喷雾造粒干燥机19 7.3 滚压成型机20 7.4 冲片机20 7.5 微

3、波烧结装置.20 8 总结.21 参考文献.22 3 前言前言 1880 年，居里兄弟首先在单晶上发现压电效应。在 1940 年前，人们知道 有两类铁电体：罗息盐和磷酸二氢钾盐。在 1940 年后，发现了 BaTiO3 是一种 铁电体，具有强的压电效应，这是压电材料发展的一个飞跃。在1950 年后，发 现了压电 PZT 体系，具有非常强和稳定的压电效应，这是具有重大实际意义的 进展。在 1970 年后，添加不同添加剂的二元系 PZT 陶瓷具有优良的性能，已经 用来制造滤波器、换能器、变压器等。随着电子工业的发展，对压电材料与器 件的要求就越来越高了，二元系 PZT 已经满足不了使用要求，于是研

4、究和开发 性能更加优越的三元、四元甚至五元压电材料。 由于 PZT 压电陶瓷具有优异的压电、介电和光电等电学性能，广泛地应用 于电子、航天等高技术领域，用于制备传感器、换能器、存储器等电子元器件， 是一种很有发展前途的功能材料。由此，国内外研究学者对PZT 压电陶瓷进行 了大量的研究，包括 PZT 压电陶瓷元器件，以 PZT 为基料的三元、 四元压电陶 瓷，PZT 铁电陶瓷薄膜，PZT 纤维等铁电陶瓷材料。由于 PZT 基压电陶瓷的制备 工艺简单，原材料容易获得，价格低廉，并可方便地制成各种复杂的形状，在 工程技术方面的应用非常广泛，甚至超过了压电晶体。 PZT 系列压电陶瓷的研究已有即几十年

5、的历史,取得了重大进展。其未来的 热点趋势主要有:高转换效率的 PZT 压电陶瓷。 高能量转换效率的 PZT 压电陶 瓷正在兴起，日本富士通研究实验室研制出了由铌酸镍铅、钛酸铅和锆酸铅组 成的铅基钙钛矿型压电陶瓷,其烧结温度在 1000 以下,能量转换效率指数 K 33 为 80.8 %。低温烧结 PZT 陶瓷材料的新技术和新工艺。开发低温烧结 PZT 4 压电陶瓷材料的新工艺,实现 PZT 压电陶瓷的低温烧结,不仅能有效地保证陶 瓷材料的性能,而且可节约能源,有利环保。多功能铁电陶瓷。利用陶瓷材料 的加和效应、乘积效应，以及不同联结度之间的搭配可以发展多功能新型铁电 陶瓷材料。 研究表明，

6、利用其加和效应可制备出电容压电双功能陶瓷材料， 利用其乘积效应可制备出磁电效应和光致伸缩效应的新型陶瓷材料。无铅系 列压电陶瓷。 由于 PZT 基压电陶瓷含有大量的铅成分,制造过程易造成环境污染, 于是无铅系列压电陶瓷的研究已悄然兴起。如:K1-xNaxNbO3、SrBi4Ti4O3等研究都 取得了一定的成绩,但这些不合铅的压电陶瓷或性能欠佳,或制造工艺复杂,仍 处于探索之中。 1.1.压电蜂鸣片简介压电蜂鸣片简介 1.1 蜂鸣器的作用蜂鸣器的作用 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于 计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时 器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两 种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA” （旧标准用“FM” 、 “LB” 、 “JD” 等）表示。 1.21.2 蜂鸣器的结构原理蜂鸣器的结构原理 压电式蜂鸣