22型精細(xì)結(jié)構(gòu)壓電復(fù)合物及其在高頻換能器中的應(yīng)用(1)

1、中圖分類號(hào)UDCTB34碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q墨圣3密級(jí)公玨22型精細(xì)結(jié)構(gòu)壓電復(fù)合物及其在高頻換能器中的應(yīng)用FineScaledPiezoelectric22CompositesforHighFrequencyUltrasoundTransducers作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：張野材料學(xué)功能材料粉末冶金研究院張斗答辯委員會(huì)主席半中南大學(xué)2014年5月2—2型精細(xì)結(jié)構(gòu)壓電復(fù)合物及其在高頻換能器中的應(yīng)用摘要：

2、基于壓電材料的高頻超聲波換能器能夠發(fā)射并接收短波脈沖并具有極佳的圖像的空間分辨率，在醫(yī)學(xué)影像以及無(wú)損探傷等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。具有精細(xì)尺寸(209m)壓電單元的2—2型壓電復(fù)合物是一種理想的高頻換能器用功能材料，具有聲阻抗低，機(jī)電耦合系數(shù)高，機(jī)械強(qiáng)度高等一系列優(yōu)勢(shì)。此外，該復(fù)合物精細(xì)的壓電單元尺寸可以有效地抑制側(cè)向諧振對(duì)主振蕩模式的干擾，從而提高換能器的信噪比。近凈成形技術(shù)可以制備無(wú)缺陷的精細(xì)壓電單元，但該技術(shù)存在的一個(gè)問(wèn)題是燒結(jié)后壓電單元的

3、彎曲導(dǎo)致較差的結(jié)構(gòu)均勻度，因此通過(guò)研究壓電單元在近凈成形中的彎曲機(jī)制，從而制備出結(jié)構(gòu)精細(xì)、均勻的壓電復(fù)合物具有重要的意義。本文首先探討了鈮酸鈉鉀(Ⅺ州)，鈮鎂酸鉛鈦酸鉛(PMNPT)與鋯鈦酸鉛(PZT)三種常用壓電體系的合成與性能。采用固相法合成了高純鈮酸鈉鉀(KNN)系壓電粉體?！啊a、Sb摻雜顯著的提高了KNN系壓電陶瓷的性能，隨著Ta含量的提高，KNN的壓電性能得到提高。采用熔鹽法合成了高純鈮鎂酸鉛鈦酸鉛(PMNPT)粉體，在有

4、效抑地制焦綠石相形成的同時(shí)，顯著地縮短了合成時(shí)間。通過(guò)近凈成形技術(shù)制備了精細(xì)結(jié)構(gòu)22型壓電復(fù)合物，并研究了壓電單元的變形機(jī)制。聚合物軟化是近凈成形中導(dǎo)致壓電單元變形的主要因素。采用惰性氣氛脫酯可以有效地抑制壓電單元的變形，從而使獲得的壓電單元尺寸可以達(dá)到209m，并具有29m的精度誤差。研究了壓電復(fù)合物結(jié)構(gòu)域性能的關(guān)系。隨著壓電單元高徑比的提高，復(fù)合物的機(jī)電耦合系數(shù)先增高再降低。對(duì)PZT基壓電復(fù)合物而言，在高徑比為35時(shí)，機(jī)電耦合系數(shù)最