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冲击载荷作用下PZT-5压电陶瓷的力电特性雷霆; 陈刚; 何颖波; 李尚昆【期刊名称】《《高压物理学报》》【年(卷),期】2019(033)005【总页数】7页(P129-135)【关键词】压电陶瓷; 分离式霍普金森压杆; 损伤程度; 率相关性【作者】雷霆; 陈刚; 何颖波; 李尚昆【作者单位】中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳 621999; 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳 621999【正文语种】中文【中图分类】O347.4压电陶瓷具有响应迅速、灵敏度高、制备技术成熟、易于加工成型等特点。
基于压电陶瓷特性制成的压电冲击传感器具有量程大、工作频带宽、体积小、重量轻、安装方便、性能稳定、适用于各种恶劣环境等特点[1]，广泛应用于汽车、飞机、国防等领域。
针对压电陶瓷的冲击响应，学者们开展了很多研究工作。
在电学响应方面：张智丹等[2]利用分离式霍普金森压杆（SHPB）研究了PZT-5压电陶瓷在不同冲击载荷作用下的输出线性度、响应时间和灵敏度；Hu等[3]研究了冲击压电元件的电能输出对冲击条件的依赖性，基于压电本构方程和Hertz冲击理论，对实验现象进行了理论解释和分析；Chure等[4]研究了冲击作用下压电陶瓷产生电能与冲击机械能的关系，结果表明，压电陶瓷体的开路输出电压和产生的电能随着机械能的增加而增加。
在理论和仿真方面：龚双[5]研究了压电层合结构的瞬态响应和波动特性，提出了一种适用于压电层合结构瞬态问题分析的半解析压电层单元模型；Shen等[6]基于热弹性模拟方法和非线性接触有限元方法，提出了一种完整的瞬态模拟方法，可以分析压电陶瓷的机电耦合、接触效应和波传播规律。
一些学者也研究了压电陶瓷在冲击加载条件下的微观变化，如钱霖等[7]利用SHPB结合谐振频率、电滞回线、X射线衍射3种方法，对比分析了PZT-5压电陶瓷在冲击载荷作用前后电畴的变化。
压电陶瓷在冲击加载条件下的响应具有明显的非线性和率效应[8–9]，目前有关冲击加载条件下PZT-5压电陶瓷的力学和电学性能研究的文献较少。
压电陶瓷的力学特性与应用研究压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应，并且能够将机械能转化为电能和电能转化为机械能。
它因为其独特的力学特性和广泛的应用领域而备受研究者的关注。
本文将对压电陶瓷的力学特性和应用进行探讨。
首先，压电陶瓷的力学特性是其研究的关键。
压电陶瓷可以通过施加力或应力来产生电荷分离。
这种电荷分离的效应称为压电效应。
压电陶瓷的力学特性不仅涉及到宏观的力学性能，还包括微观结构与力学性能之间的关系。
研究人员通常通过实验测量和数值模拟等方法来研究压电陶瓷的力学特性。
其次，压电陶瓷的力学特性对其应用具有重要的影响。
压电陶瓷的力学性能决定了其在传感器、换能器、驱动器等领域的应用效果。
例如，在传感器领域，压电陶瓷可以通过压力的变化来产生相应的电信号，从而实现对压力的测量。
在换能器领域，压电陶瓷可以将电能和机械能相互转换，实现声波的发射与接收。
在驱动器领域，压电陶瓷可以通过压电效应来实现微调等功能。
在实际应用中，压电陶瓷的力学特性需要根据具体的场景进行设计和优化。
例如，在传感器设计中，需要考虑到压力范围、灵敏度等因素，以保证传感器的准确性和可靠性。
在换能器设计中，需要考虑到频率响应、转换效率等因素，以保证换能器的性能和稳定性。
在驱动器设计中，需要考虑到输出力量、工作频率等因素，以保证驱动器的效率和可控性。
此外，压电陶瓷的力学特性还可以通过添加掺杂物和改变微结构来进行调控。
例如，通过引入一些掺杂物可以改变压电陶瓷的晶体结构和晶体形貌，从而改变其力学性能。
同时，通过改变压电陶瓷的烧结温度和烧结时间等参数，也可以对其力学性能进行调节。
总结起来，压电陶瓷的力学特性是其应用研究的基础。
研究压电陶瓷的力学特性不仅可以揭示其内在机理，还可以为其应用领域提供理论指导和技术支持。
随着科技的不断进步，压电陶瓷的力学特性和应用研究也将不断深入发展。
相信在不久的将来，压电陶瓷将会在更广泛的领域得到应用，为人们的生活带来更多的便利和创新。
完整版压电陶瓷片的原理及特性压电陶瓷是一种可压电材料，当施加外力时会产生电荷累积，从而产生电压。
压电陶瓷的原理是基于压电效应，即当施加外力时，材料内部的正负电荷会重新排列，形成电荷不平衡。
这种电荷不平衡会导致材料产生电位差，即产生电压。
压电陶瓷片由于具有良好的压电性能，广泛应用于传感器、超声换能器、无线电设备、换能器、纳米位移器、振动器等领域。
它的特点和特性如下：1.高压电系数：压电陶瓷片具有较高的压电系数，能够将机械能转化为电能，并且具有较高的能量转化效率。
这使得压电陶瓷片在能量采集、传感和控制领域应用广泛。
2.宽温度范围：压电陶瓷片的工作温度范围通常较宽，可以在极端的高温或低温环境下正常工作。
这使得它在航天、航空以及极地等恶劣环境中的应用具有独特的优势。
3.频率响应范围广：压电陶瓷片能够在较宽的频率范围内工作，通常从几千赫兹到几百兆赫兹。
因此，在超声波成像、荧光光谱仪和无线电通信等领域中具有重要的应用。
4.稳定性好：压电陶瓷片的性能稳定，具有优异的机械和电学性能。
它不易受到外界环境的影响，具有较长的使用寿命。
5.易于加工与制造：压电陶瓷片可以通过多种加工方法加工成不同形状和尺寸，如切割、打孔、磨削等。
这使得它在不同应用场合下可以满足不同形状和尺寸的需求。
6.低功率消耗：压电陶瓷片的功率消耗较低，适合用于需要低功耗的场合，如无线传感、医疗设备等。
7.较高的精度和稳定性：由于压电陶瓷片的工作原理和特性，它可以实现较高的精度和稳定性。
可以采集到更加准确和稳定的电信号或实现更加精确的控制。
总而言之，压电陶瓷片具有高压电系数、宽温度范围、频率响应范围广、稳定性好、易于加工与制造、低功率消耗和较高的精度和稳定性等特点和特性。
这使得它在诸多领域中有着广泛的应用前景。
改性PZT955铁电陶瓷的制备及力电性能增强研究的开题报告一、选题背景铁电陶瓷是一种重要的功能材料，其具有优异的电力性能，可广泛应用于声波、光电、传感及控制等领域。
PZT铁电陶瓷是目前应用最广泛的铁电材料之一，其具有优异的储能、传感、电压控制等性能，广泛应用于微电子机械系统、超音波、高频振荡电路等领域。
传统PZT铁电陶瓷的制备工艺主要采用固相反应或水热法等方法，但其制备成本高、制备周期长、力电性能表现不尽人意等问题需要得到解决。
因此，如何快速且有效地改性PZT铁电陶瓷，以进一步提升其力电性能，成为当前研究的热点。
二、研究目的与意义本研究旨在探究制备过程中添加化学添加剂对PZT铁电陶瓷力电性能的影响，寻找一种新的快速、有效、低成本的改性方法，以进一步提升其力电性能，满足高端领域对材料性能的需求。
研究成果将有助于优化PZT铁电陶瓷制备工艺，提高材料性能，扩大其应用领域，具有重要的理论与实践意义。
三、研究内容及方法本研究将在传统固相反应的基础上，添加不同的化学添加剂进行改性。
通过烧结温度、烧结时间、添加添加剂质量等条件的调整，对材料的力电性能进行测试与分析，寻找最佳的添加剂种类、添加量、制备工艺等参数，以达到最优化的改性效果。
材料性能测试方面：采用万能材料测试机、示波器、信号源等测试设备对材料的压电系数、介电常数、电容损耗等关键参数进行测试与分析。
四、预期成果1.实现PZT铁电陶瓷的改性制备，快速且有效地提升其力电性能；2.寻找最佳的添加剂种类、添加量、制备工艺等参数，以达到最优化的改性效果；3.系统地分析改性后的PZT铁电陶瓷的力电性能，并对其储电、传感、电压控制等应用领域进行探讨；4.在铁电陶瓷相关领域发表相关学术论文，掌握相关知识和技能，接受相关专业培训。
五、研究难点1.如何选择适宜的化学添加剂，并确定最佳的添加量和烧结工艺；2.如何准确地测试和分析PZT铁电陶瓷的力电性能，以评估其改性效果；3.如何针对不同的应用领域优化改性PZT铁电陶瓷的力电性能。
收稿日期:2007207224 基金项目:新世纪优秀人才支持计划基金资助项目(NCET 20420703);湖北省自然科学基金资助项目(2005ABA298) 作者简介:陈亚波(19652),男,湖南衡阳人,讲师,硕士,主要从事信息材料的研究。
文章编号:100422474(2009)0120057203PZT 压电陶瓷的强场效应研究陈亚波1,张洋洋2,刘 岚2,易 飞2,刘耀平2(1.华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074;2.华中科技大学电子科学与技术系,湖北武汉430074) 摘 要:实验选取一种性能较好的二元系锆钛酸铅(PZT )压电陶瓷配方,通过测试PZT 陶瓷样品在强场下的介电性能表明,随着外加电场强度的增大,样品介温曲线的斜率变小;材料的介电损耗随着外加电场的增大而增大,当外加电场从0升至400V/mm 时,介电损耗从0.16%增至0.38%,损耗仍在较小范围内,可见本材料较适合作为大功率压电材料在强场下应用。
对其强场效应及损耗机理进行了初步探讨。
关键词:锆钛酸铅(PZT );低损耗;强场效应;松弛极化中图分类号:TM282 文献标识码:AStudy on the High Electrical Field E ffect of PZT Piezoelectric CeramicCHEN Ya 2bo 1,ZHANG Yang 2yang 2,L IU Lan 2,YI Fei 2,L IU Yao 2ping 2(1.College of Electrical and Electronic Engineering ,Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China ;2.Dept.of Electronic Science and Technology ,Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China ) Abstract :A kind of binary system piezoelectric ceramic with good properties was selected to measure its dielec 2tric proprties of the PZT samples at high electrical field.The experimental results showed that with the increace of electrical field ,the slope of dielectric constant 2temperature curve became smaller ,implying that the temperature sta 2bility of dielectric constant became better.The dielectric loss increaseed when the electrical field increased ,and it changed f rom 0.16%to 0.38%as the electrical field changed from 0to 400V/mm.Although dielectric loss became bigger ,it was still a small value.So the material discussed in this paper was suitable for the application of high 2power piezoelectric ceramics at high electrical field.The high electrical field effect and dielectric loss mechanics were preliminarily discussed in this paper.K ey w ords :PZT ;low loss ;high electrical field effect ;relaxation polarization 压电材料是一种重要的电子材料,广泛用于各个工业部门和高科技领域,是重要的功能材料。
基于pzt换能器的时均流激声发动机输出特性研究摘要：本文研究了基于铁氧体-铌酸锂（PZT）换能器时均流激声发动机（TM-LSAE）的输出特性。
首先， TM-LSAE系统模型和控制策略被描述和讨论。
然后，一系列试验结果被报告，表明PZT换能器用于TM-LSAE的优势。
本文研究结果表明，当催化剂温度为600-1200K 时，PZT换能器用于TM-LSAE的输出机率可以提高12.5％，机率增量曲线显示催化剂温度随着输出机率的增加而缓慢增大，在某些温度范围内，输出机率可以随催化剂温度的增加而增加。
此外，基于PZT换能器的TM-LSAE系统具有更高的可靠性和更大的热容量。
关键词：铁氧体-铌酸锂换能器，激声发动机，输出特性，催化剂温度Abstract: This paper studies the output characteristics of the time-averaged flow-stimulated acoustic engine (TM-LSAE) based on the piezoelectric-zirconate-titanate (PZT) transducer. First, the system model and control strategy of the TM-LSAE are described and discussed. Then, a series of experimental results are reported to show the advantages of the PZT transducer for the TM-LSAE. The research results show that the output rate of the TM-LSAE with the PZT transducer can be improved by 12.5% when the catalyst temperature is 600-1200K, and the rate increment curve shows that the catalyst temperature increases slowly with the increase of the outputrate in some temperature ranges, and the output rate can increase with the increase of the catalyst temperature. In addition, the TM-LSAE system based on the PZT transducer has higher reliability and larger thermal capacity.I. Introduction时均流激声发动机(TM-LSAE)是一种新型的激声发动机，是指液体物质以平均流量供给推动器，并通过横向激声发动机的横向振动和热能换热来产生功率的发动机。
几种压电陶瓷在极化时声发射特性研究近年来，压电陶瓷（PZT）材料在各个领域都受到了广泛的应用。
压电陶瓷具有良好的机械性能、耐热性、耐腐蚀性以及抗电强度，是极具潜力的复合材料。
由于其独特的压电性能，PZT材料也被广泛应用于电声发射系统，可以用来监测地震活动和产生声学警报。
本文旨在探讨几种PZT材料在极化时声发射特性的研究。
首先，本文介绍了PZT材料的基本结构和性能，并对其用于声发射系统的应用进行了详细阐述。
PZT材料是由锥形偏振因子和可调节铁心组成的复合材料，其特性是高热溶解性、低介电常数、高熔点和抗电强度，PZT材料可用于极化声发射系统，根据不同的极化电路，可产生不同的声波。
然后，本文介绍了研究几种PZT材料在极化时的声发射特性的实验研究方法和结果。
四种常见的压电陶瓷材料，即PZT51/50，PZT53/47，PZT65/35和PZT80/20，应用于极化电路进行实验，比较了它们在不同极化电路下的声发射性能。
结果表明，在一定的极化环境下，PZT51/50具有最大的声发射效率，其次是PZT53/47，PZT65/35和PZT80/20的声发射效率依次降低。
最后，本文对PZT材料在极化时声发射特性的研究结果进行了总结并深入分析，PZT51/50在这一领域的性能优异，其他材料的性能较弱，可能是由于压电常数、热溶解性和介电常数之间的关系决定。
本文为压电陶瓷在极化时声发射特性的研究提供了有价值的参考，对PZT材料在电声发射系统中的应用也具有一定的指导作用。
综上所述，本文就几种压电陶瓷在极化时声发射特性的研究作了详细的阐述，探究了PZT51/50、PZT53/47、PZT65/35和PZT80/20四种PZT材料在极化时声发射性能的实验研究过程和结果，以及它们在电声发射系统中的应用。
本文为进一步开发其他压电陶瓷材料以及进一步研究其他PZT材料在极化时声发射特性提供了有价值的参考意见。
一、实验目的1. 了解压电陶瓷材料的基本特性和应用领域。
2. 掌握压电陶瓷材料的制备方法及性能测试技术。
3. 分析压电陶瓷材料的性能与结构之间的关系。
二、实验原理压电陶瓷材料是一种具有压电效应的无机非金属材料，其基本原理是在外部机械力的作用下，内部产生电荷，从而实现机械能与电能之间的相互转换。
压电陶瓷材料具有高介电常数、高介电损耗、高压电系数等特性，广泛应用于声学、光电子、传感器、驱动器等领域。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：PZT（锆钛酸铅）压电陶瓷材料。
2. 实验仪器：（1）高温烧结炉：用于压电陶瓷材料的烧结。
（2）X射线衍射仪（XRD）：用于分析压电陶瓷材料的晶体结构。
（3）扫描电子显微镜（SEM）：用于观察压电陶瓷材料的微观结构。
（4）压电系数测试仪：用于测试压电陶瓷材料的压电系数。
（5）介电性能测试仪：用于测试压电陶瓷材料的介电常数和介电损耗。
四、实验步骤1. 压电陶瓷材料的制备（1）将PZT粉末与适量粘结剂混合，制成浆料。
（2）将浆料涂覆在陶瓷基板上，形成压电陶瓷薄膜。
（3）将压电陶瓷薄膜放入高温烧结炉中，进行烧结，烧结温度为850℃左右，保温时间为2小时。
2. 压电陶瓷材料的性能测试（1）X射线衍射分析：对烧结后的压电陶瓷材料进行XRD分析，确定其晶体结构。
（2）扫描电子显微镜分析：对压电陶瓷材料进行SEM分析，观察其微观结构。
（3）压电系数测试：利用压电系数测试仪测试压电陶瓷材料的压电系数。
（4）介电性能测试：利用介电性能测试仪测试压电陶瓷材料的介电常数和介电损耗。
五、实验结果与分析1. X射线衍射分析（1）通过XRD分析，确定压电陶瓷材料的晶体结构为PZT相。
（2）分析压电陶瓷材料的晶体结构特点，如晶胞参数、晶粒尺寸等。
2. 扫描电子显微镜分析（1）通过SEM分析，观察压电陶瓷材料的微观结构，如晶粒尺寸、晶界、孔隙等。
（2）分析压电陶瓷材料的微观结构对性能的影响。
3. 压电系数测试（1）测试压电陶瓷材料的压电系数，确定其性能。
pzt5h的杨氏模量
【原创版】
目录
1.杨氏模量的定义
2.pzt5h 材料特性
3.pzt5h 的杨氏模量测试方法
4.pzt5h 的杨氏模量对材料性能的影响
5.结论
正文
1.杨氏模量的定义
杨氏模量是一种描述固体材料弹性特性的物理量，表示在拉伸或压缩过程中，单位应力下单位应变的比值。
它可以反映材料的刚性，是衡量材料硬度和强度的重要指标。
2.pzt5h 材料特性
pzt5h 是一种压电陶瓷材料，具有较高的压电性能和良好的机械性能。
压电陶瓷在受到外力作用时能产生电荷，具有能量转换和传感功能，被广泛应用于超声波换能器、加速度传感器等领域。
3.pzt5h 的杨氏模量测试方法
测量 pzt5h 的杨氏模量通常采用静态加载试验方法。
试验中，将
pzt5h 材料制成一定尺寸的试样，然后施加拉伸或压缩载荷，测量载荷与应变之间的线性关系，从而得出杨氏模量。
4.pzt5h 的杨氏模量对材料性能的影响
pzt5h 的杨氏模量直接影响其弹性性能和强度。
较高的杨氏模量意味着材料具有较高的硬度和强度，能够承受更大的载荷。
同时，杨氏模量也
会影响材料的断裂韧性和疲劳性能。
因此，在实际应用中，需要根据不同的需求选择合适的杨氏模量。
5.结论
pzt5h 作为一种压电陶瓷材料，具有优良的弹性性能和机械性能。
测量其杨氏模量可以为材料性能评价和应用提供重要依据。
基于pzt换能器的时均流激声发动机输出特性研究本文以《基于PZT换能器的时均流激声发动机输出特性研究》为研究内容，旨在探讨基于PZT换能器的时均流激声发动机的输出特性。
近年来，PZT换能器技术已广泛应用于激声发动机输出方面，以满足发动机高效率、稳定性和动力特性的要求。
因此，对PZT换能器的研究就显得尤为重要。
本文首先介绍了PZT换能器的工作原理，指出该技术基于静电、热电和拉曼效应原理，能够改变发动机输出的振幅和频率。
然后，本文介绍了PZT换能器技术的研究现状，着重介绍了换能器参数对激声发动机输出特性的影响，如换能器频宽和抽头变化等。
同时，本文还着重介绍了换能器的优化方法，指出该技术可以显著改善激声发动机输出的性能。
此外，本文还提出了几种基于PZT换能器的时均流激声发动机输出特性研究方法。
首先，引入了时均流激声发动机输出特性的模型，以分析基于PZT换能器的激声发动机输出特性。
其次，利用数值仿真软件QuantumWise来研究基于PZT换能器的时均流激声发动机输出特性，并分析换能器参数对其输出特性的影响。
最后，结合实验数据，对PZT换能器的输出特性进行有效验证。
综上所述，本文充分说明了基于PZT换能器的时均流激声发动机输出特性。
通过分析发动机参数，发现换能器参数对发动机输出特性有很大影响；研究后发现，换能器参数的优化可以明显改善发动机的输出特性。
本文的研究成果可为更好地应用PZT换能器技术创造更有效、稳定、高效的发动机提供必要的参考研究基础。
随着科学技术的进步，基于PZT换能器的时均流激声发动机输出特性研究仍然有待进一步深入探索。
未来研究可以着重考虑换能器结构优化，以及激声发动机参数对输出特性影响更大的可控因素。
通过对PZT换能器技术的深入研究，可以更好地服务于激声发动机的应用领域，为高效、稳定的发动机输出提供更有效帮助。
发射型锆钛酸铅压电陶瓷材料的研究引言：发射型锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷材料是一种具有优良压电性能的功能材料，广泛应用于传感器、换能器、压电致动器等领域。
本文将从PZT压电陶瓷材料的基本性质、制备方法以及应用领域等方面进行探讨。
一、PZT压电陶瓷材料的基本性质PZT压电陶瓷材料是一种铁电材料，具有优异的压电性能。
其压电系数高、耐高温性好、稳定性高等特点，使其成为研究的热点。
PZT材料的压电效应是由于晶格结构中铅离子的偏移引起的，通过外加电场的作用，可以使晶体发生机械位移。
此外，PZT材料还具有较高的介电常数和耐热性能，使其在传感器和换能器领域具有广泛的应用前景。
二、PZT压电陶瓷材料的制备方法PZT压电陶瓷材料的制备主要包括固相反应法、溶胶-凝胶法、水热合成法等。
固相反应法是一种常用的制备方法，通过将适量的氧化锆、氧化钛和氧化铅按一定的摩尔比例混合，在高温下进行固相反应，最终得到PZT陶瓷材料。
溶胶-凝胶法是一种化学合成方法，通过控制溶胶-凝胶过程中的温度、pH值等参数，可以得到均匀细致的PZT陶瓷材料。
水热合成法是一种新兴的制备方法，通过在高温高压下反应，可以制备出具有优异性能的PZT陶瓷材料。
三、PZT压电陶瓷材料的应用领域PZT压电陶瓷材料具有广泛的应用领域。
在传感器领域，PZT材料可以用于制作压力传感器、加速度传感器、力传感器等。
通过利用PZT材料的压电效应，可以将机械信号转化为电信号，实现对物理量的测量。
在换能器领域，PZT材料可以用于制作压电换能器、声波换能器、超声波换能器等。
通过利用PZT材料的压电效应，可以将电信号转化为机械信号或声波信号，实现能量的转换和传递。
此外，PZT材料还可以应用于压电致动器、超声波清洗器等领域，具有广阔的市场前景。
结论：PZT压电陶瓷材料是一种具有优良压电性能的功能材料，其在传感器、换能器、压电致动器等领域具有广泛的应用前景。
通过对PZT 材料的基本性质、制备方法以及应用领域的研究，可以进一步提高PZT材料的性能，并推动其在各个领域的应用。
PSN-PZT压电陶瓷的性能研究的开题报告一、选题背景与意义压电陶瓷是一种广泛应用于传感器、驱动器等领域的新型材料。
PSN-PZT压电陶瓷是一种由PSN固溶体和PZT固溶体组成的复合材料，具有较高的压电性能和良好的稳定性。
目前，PSN-PZT压电陶瓷的研究重点集中在其横向压电系数和压电质量因子等方面的性能研究。
本文旨在对PSN-PZT压电陶瓷的性能进行研究，并通过实验来提高其性能。
二、研究内容和技术路线1.研究内容本研究将通过实验探究PSN-PZT压电陶瓷的性能，具体来说，研究内容如下：（1）研究PSN-PZT压电陶瓷的晶体结构和微观结构特征。
（2）研究PSN-PZT压电陶瓷的压电性能，包括其压电系数、介电常数和压电质量因子等。
（3）调制PSN-PZT压电陶瓷的表面形貌，提高压电性能。
2.技术路线本研究的技术路线分为以下几个步骤：（1）PSN-PZT陶瓷的制备：采用相应的化学反应组成粉末，通过热压和烧结的方式制备出PSN-PZT压电陶瓷。
（2）PSN-PZT压电陶瓷的表征：采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等手段对PSN-PZT压电陶瓷进行结构和微结构的表征。
（3）PSN-PZT压电陶瓷的性能研究：采用弛豫法、阻抗法等方法研究PSN-PZT压电陶瓷的压电性能，包括其压电系数、介电常数和压电质量因子等。
（4）表面形貌调制：通过改变烧结温度和添加掺杂剂等手段对PSN-PZT压电陶瓷的表面形貌进行调制，提高其压电性能。
三、预期研究结果和意义本研究的预期结果和意义如下：（1）通过实验研究，探究PSN-PZT压电陶瓷的性能，深入了解其物理本质，为其应用提供更加精确可靠的理论基础。
（2）通过表面形貌调制，提高PSN-PZT压电陶瓷的压电性能，为其应用于传感器、驱动器等领域提供技术支持。
（3）在压电陶瓷研究领域中，丰富了PSN-PZT压电陶瓷的研究内容，完善了压电陶瓷的材料性能表征方法。
冲击荷载下PZT5电畴翻转研究钱霖;张峰;徐先洋;陈江瑛【摘要】利用分离式霍普金森压杆(SHPB)测量装置,结合谐振频率、电滞回线、X 射线衍射3种方法对PZT5在冲击荷载作用下的电畴翻转进行实验分析.研究表明,在冲击荷载作用下,PZT5的应力应变曲线和应力电位移曲线存在明显的相似性;冲击前后PZT5的谐振频率、矫顽电场的差值以及90°畴变百分比都随着应变率的增加而增加;压电陶瓷内部90°畴变百分比随着最大应力逐渐增加,当最大应力达到180 MPa左右,PZT5内部电畴翻转明显加剧.%Used SHPB measurement device, the domain switching of the piezoelectric ceramic was researched and analyzed under impact loading combining with the resonant frequency, electric hysteresis loop and X-ray diffraction.Results showed that after impacted the stress-strain curve of PZT5 was similar with the stress-electric displacement pared before impact to after, the difference in resonant frequency and coercive electric field of PZT5 increased with increasing strain rate.The percentage of 90°domain switchi ng in PZT5 piezoelectric ceramic increased with increasing strain rate and stress.When stress reached to 180 MPa, domain switching obviously aggravated.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)007【总页数】6页(P93-97,103)【关键词】电畴翻转;PZT5;SHPB技术;电滞回线;XRD【作者】钱霖;张峰;徐先洋;陈江瑛【作者单位】宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波 315211;宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波 315211;宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波315211;宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波 315211【正文语种】中文【中图分类】TB34PZT压电陶瓷具有优良的力电耦合性能以及较高的居里温度而被广泛运用，但是PZT在作为传感元件使用时，会由于自身的脆性在受到压缩荷载时产生损伤甚至失效[1]。
高抗电强度PZT95/5型铁电陶瓷的研制及电击穿机理研究的开题报告一、选题背景随着现代科技的发展，高抗电强度铁电陶瓷在各个领域有着广泛的应用，例如压电传感、振荡器、滤波器等。
其中，PZT（PbZrTiO3）铁电陶瓷作为一种常见的铁电陶瓷材料，具有较高的介电常数和压电常数，因此被广泛地应用于各种压电器件中。
然而，在高电场强度下，PZT陶瓷易发生电击穿而导致破坏，制约了其进一步应用。
因此，如何提高PZT 铁电陶瓷的抗电击穿能力，成为了一个热门的研究方向。
二、研究目标本研究的主要目标是：1.制备高抗电强度的PZT95/5铁电陶瓷材料；2.分析电击穿机理，探究PZT95/5铁电陶瓷的电击穿规律；3.研究不同工艺条件对PZT95/5铁电陶瓷电击穿强度的影响。
三、研究内容1. PZT95/5铁电陶瓷材料的制备选用传统的固相反应法制备PZT95/5铁电陶瓷材料，控制材料的纯度和微观结构。
2. PZT95/5铁电陶瓷的表征采用XRD、SEM、EDS等测试手段，对所制备的PZT95/5铁电陶瓷样品的晶体结构、表面形貌、成分等进行测试分析。
3. PZT95/5铁电陶瓷的电学性能测试采用LRC桥等实验设备，测量PZT95/5铁电陶瓷样品的介电常数、压电常数，同时对其抗电击穿能力进行测试。
4. PZT95/5铁电陶瓷的电击穿机理研究通过对PZT95/5铁电陶瓷的电击穿过程进行分析和实验研究，探究其电击穿机理。
5. 不同工艺条件对PZT95/5铁电陶瓷电击穿强度的影响研究通过改变制备过程的工艺条件，研究其对PZT95/5铁电陶瓷电击穿强度的影响及机理。
四、研究意义本研究可以为铁电陶瓷材料在高电场强度下的稳定性提供实验数据和可行性分析，为高性能陶瓷材料的发展提供理论和实验基础。
同时，对压电器件的研发和应用也具有一定指导意义。
强冲击下PZT-5H压电陶瓷的动力响应及电输出特性研究唐恩凌;刘美;许迎亮;李月;王睿智;韩雅菲;王利;相升海;李振波;高国文;林晓初【摘要】为了揭示冲击压力对PZT-5H压电陶瓷电输出特性的影响,利用自行建立的聚偏氟乙烯冲击压力测试系统和压电陶瓷电输出性能测试系统,以一级轻气炮作为加载手段,开展了柱状铝合金弹丸分别以195 m/s、487 m/s、532 m/s和613 m/s的速度垂直撞击复合靶板(钢片-压电陶瓷-有机玻璃)的实验.利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行弹靶碰撞的有限元分析,分析了不同速度下PZT-5H的冲击压力时程.根据实验系统建立了弹靶接触时应力波传播的简化模型,并通过模型计算出复合结构中PZT-5H压电陶瓷承受的冲击压力峰值.运用实验得到的冲击压力时程、压电陶瓷输出电压时程和储能电容充电电压时程,分析了不同峰值压力脉冲作用下PZT-5H压电陶瓷电输出特性的变化规律.研究结果表明:冲击压力峰值的计算结果与仿真结果、实验测量结果趋势吻合;冲击压力峰值在200 ～ 700MPa范围内时,PZT-5H压电陶瓷输出电压峰值随着冲击应力峰值的增加而增大,且近似呈线性关系;在高速撞击PZT-5H压电陶瓷过程中动能与电能的能量转化效率较低,当储能电容量与PZT-5H压电陶瓷电容量比值为5.9∶1时,压电陶瓷的能量转化率为1.1％.%The test systems for impact pressure of polyvinylidene fluoride (PVDF) and electrical output characteristics of piezoelectric ceramics were built to study the influence of impact pressure on the electrical output characteristics of PZT-5H piezoelectric ceramics.The one-stage light gas gun is used as a loading means,and the experiments of which the cylindrical aluminum alloy projectiles vertically impact an composite target plate (steel sheet-piezoelectric ceramic-plexiglass) at the speeds of 195m/s,487 m/s,532 m/s and 613 m/s are conducted.The projectile impact ontarget is analyzed by using ANSYS/LSDYNA.The time histories of shock pressure of PZT-5H at the different speeds are analyzed.A simplified model of stress wave propagation is established based on the experimental system,and the pressure peak of PZT-5H in the composite structure is calculated by the proposed model.The change rules of PZT-5H piezoelectric ceramics under different peak pressure are analyzed from the time histories of shock pressure,output voltage of piezoelectric ceramics,and charging voltage of energy-storing capacitance.The research results show that the calculated impact pressure peaks are consistent with the simulated and experimental results;the output voltage peak of PZT-5H piezoelectric ceramics rises with the increase in impact pressure peak in the range of pressure peak of 200-700 MPa;the conversion efficiencies of kinetic and electric energies are low when PZT-5H piezoelectric ceramics is impacted by high-speed projectile.As the ratio of energy storage capacity to piezoelectric ceramic capacitance is 5.9∶ 1,the energy conversion rate of piezoelectric ceramics is 1.1％ compared to the primary kinetic energy of projectile.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】8页(P983-990)【关键词】PZT-5H压电陶瓷;高速碰撞;冲击压力;电输出特性【作者】唐恩凌;刘美;许迎亮;李月;王睿智;韩雅菲;王利;相升海;李振波;高国文;林晓初【作者单位】沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110159【正文语种】中文【中图分类】TJ430.3+50 引言近年来，随着自供能技术的发展，压电材料在医疗、军事、航天等众多领域中得到了广泛应用。
压电材料是一种受到外界压力作用时可瞬间激活的可蓄能压电电源[1-2]。
Altgilbers[3]通过实验证明了当对压电材料施加几兆帕至几十吉帕的压力作用时，可在几微秒内释放电荷并产生高电压，基于此实验研制的爆电换能器在军事、工业、科技等领域得到广泛应用。
2006年，Pinkson等[4]在2.34 m高处释放11.8 kg的落锤，并自由下落撞击压电陶瓷叠堆，实验结果表明，冲击压力达到41 kN时压电陶瓷可得到1.5 kV的瞬时电压。
2010年，Bolyard等[5]通过数值模拟和实验结果，得到了铁电体冲击放电的输出电压与冲击压力的拟合曲线。
2013年，张攀等[6]利用去极化放电模型对不同冲击压力下的铁电陶瓷进行数值模拟，发现与其实验结果基本吻合。
2016年，Seungmoon等[7]利用轻气炮加载弹丸撞击压电陶瓷，研究了压电陶瓷在应力波作用下的电输出特性，实验结果表明，脉冲持续时间比弹性波的作用时间长，且在脉冲形成过程中也存在压电现象。
孙舒等[8]设计了一种冲击式压电发电机并对其性能进行了测试，实验结果表明，压电发电机的瞬时发电功率在0.3 W左右。
王睿智等[9]使用一级轻气炮对压电陶瓷进行实验，发现压电陶瓷在几百兆帕的强冲击波作用下可以产生数千伏高压脉冲。
压电陶瓷在受到冲击载荷的作用时，其两端会产生极性相反的电荷，受到的载荷越强，产生的电荷就越多，进而在回路中形成的电压越高。
本文利用压电陶瓷放电原理，以轻气炮作为加载手段，开展了柱状铝合金弹丸分别以195 m/s、487 m/s、532 m/s和613 m/s的速度垂直撞击压电陶瓷复合靶板(钢片- 压电陶瓷- 有机玻璃)的实验，分析了不同峰值冲击压力作用下PZT-5H压电陶瓷动力响应及电输出性能的变化规律。
1 实验系统设计实验在某一级轻气炮上完成，该一级轻气炮可将直径为15.3 mm的柱状弹丸加速至800 m/s[10-11]。
实验系统由加载系统和测试系统两部分组成，包括一级轻气炮加载系统及激光测速系统、冲击压力测试系统、绝缘系统、电输出测试系统。
图1为实验系统示意图。
图1 实验系统示意图Fig.1 Schematic diagram of experimental system1.1 实验基本参数实验中，采用直径为15.3 mm、长径比为1∶1的柱状铝合金弹丸，分别以195m/s、487 m/s、532 m/s和613 m/s的速度垂直撞击由钢片、PZT-5H压电陶瓷和有机玻璃依次叠放构成的复合靶板。
复合靶板为直径40 mm的圆柱体，其中钢片、PZT-5H压电陶瓷和有机玻璃的厚度分别为2.0 mm、0.4 mm和2.0 mm. 将钢片置于PZT-5H压电陶瓷之前、有机玻璃置于PZT-5H压电陶瓷之后，钢片与PZT-5H压电陶瓷之前用10 μm厚的绝缘纸绝缘，并在PZT-5H压电陶瓷前放置聚偏氟乙烯(PVDF)压力传感器。
PVDF厚度为20 μm，PZT-5H压电陶瓷与PVDF的厚度比为20∶1，满足测试要求。
图2为弹靶实物图与复合靶结构示意图。
图2 弹靶实物与结构示意图Fig.2 Physical maps and structure charts of projectile and target1.2 测试原理1.2.1 冲击压力测试系统冲击压力测试系统由PVDF压力传感器、外部电路和示波器构成。
图3为PVDF电流模式的测试原理示意图。
图3 PVDF电流模式测试系统Fig.3 PVDF test system of current mode实验中将PVDF置于PZT-5H压电陶瓷与钢片之间，与测试电阻Rt并联，输出信号经同轴电缆输入示波器中。
当PVDF受到动态压力作用后产生的电荷量Q(t)经电阻Rt形成电流回路，示波器记录加载在测试电阻两端的电压U(t)，则PVDF在此瞬态过程中释放的总电荷量为(1)相应的瞬时压力为(2)式中：σ(t)为t时刻对应的应力；U(t)为示波器采集到的t时刻采样电阻两端电压；k为动态压电系数，由霍普金森压杆实验标定；A为PVDF的有效承载面积。
