压电陶瓷制备与测试实验报告
压电陶瓷性能实验报告
一、实验目的1. 了解压电陶瓷的基本性能、结构、用途、制备方法。
2. 掌握压电陶瓷常见的表征方法及检测手段。
3. 通过实验，掌握压电陶瓷的性能测试方法，并对实验数据进行处理和分析。
二、实验原理压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，当受到外力作用时，会在其表面产生电荷；反之，当施加电场时，压电陶瓷会产生形变。
压电陶瓷的性能主要包括压电系数、介电常数、损耗角正切、机械品质因数等。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：压电陶瓷样品2. 实验仪器：（1）电容测微仪（2）机械标定仪（3）直流电源（4）扫描隧道显微镜（5）谐振法测定仪（6）准静态法测定仪四、实验步骤1. 样品准备：将压电陶瓷样品清洗干净，并用无水乙醇进行脱脂处理。
2. 压电陶瓷性能测试：（1）电容测微仪测试：将压电陶瓷样品固定在电容测微仪上，通过改变直流电压，观察样品的轴向变形和弯曲变形。
（2）谐振法测定：将压电陶瓷样品固定在谐振法测定仪上，测量样品的频率响应曲线和压电耦合系数。
（3）准静态法测定：将压电陶瓷样品固定在准静态法测定仪上，测量样品的压电常数d33。
3. 数据处理与分析：将实验数据输入计算机，进行数据处理和分析，得出压电陶瓷的性能参数。
五、实验结果与分析1. 电容测微仪测试结果：通过电容测微仪测试，得出压电陶瓷样品的轴向变形和弯曲变形与电压的关系曲线。
根据曲线，计算出样品的压电系数。
2. 谐振法测定结果：通过谐振法测定，得出压电陶瓷样品的频率响应曲线和压电耦合系数。
根据曲线，计算出样品的介电常数和损耗角正切。
3. 准静态法测定结果：通过准静态法测定，得出压电陶瓷样品的压电常数d33。
根据测定结果，分析样品的压电性能。
六、实验结论1. 压电陶瓷样品具有良好的压电性能，满足实验要求。
2. 实验过程中，通过电容测微仪、谐振法测定和准静态法测定，分别获得了压电陶瓷样品的轴向变形、弯曲变形、频率响应曲线、压电耦合系数、介电常数、损耗角正切和压电常数等性能参数。
氧化铜掺杂钛酸钡无铅压电陶瓷的制备
先进陶瓷制备综合实验报告项目名称氧化铜掺杂钛酸钡无铅压电陶瓷的制备实验者所属系所材料学院无机非金属材料工程专业指导教师提交日期2014年12月2日1 引言压电材料是实现机械能与电能相互转换的一类功能材料,在谐振器，滤波器，驱动器，传感器，超声换能器等各种电子元器件方面有着广泛的应用。
目前实用化的压电材料中,广泛使用的是锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)03,简称PZT)基陶瓷材料,但是PZT的制备原料中有大量的含铅氧化物,在生产!使用和废弃后处理的过程中都会对环境带来严重影响"因此,发展环境友好型无铅压电陶瓷是一项重要的研究课题。
历史上,BaTi03陶瓷是最早发现的一种多晶压电材料,曾得到较为广泛的实际应用，但是,在1954年性能优良的压电陶瓷PZT发现之后,BaTIO作为压电材料的应用逐渐减少,其主要原因是长期以来通常制备的BaTIO基陶瓷材料压电活性太低。
目前,BaTIO3主要用于制造电容器和正温度系数电阻。
本文以氧化物和碳酸盐微粉为原料，利用通常生产电子陶瓷的工艺制备了BaTIO3陶瓷，并对其收缩率，相对密度，介电性能进行了测试。
2 实验部分2.1说明：本实验利用已制备的压电陶瓷粉体钛酸钡，加入摩尔百分含量1%的氧化铜，具体实验过程如下：2.1.1造粒向研钵中转移已称量的钛酸钡粉体及氧化铜粉体，加入浓度为 6 wt%的聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）水溶液2滴，研磨，过筛（用茶漏筛）。
2.1.2 成型称取已造粒的粉体0.5g，填充到模具中，采用液压机压制成型(3.7~4Mpa)，样片所受压强为150 MPa-200 MPa，得到直径为13 mm的胚体圆片，压制9片。
2.1.3 排胶将胚体圆片放入箱式电阻炉，以2℃/min 升温速率升至600℃，保温2h ，（排除造粒时引进的粘结剂）。
2.1.4 烧结采用常压烧结，分别在1050℃、1080℃、1150℃烧结，每次烧结圆片3个。
无铅压电陶瓷实验报告
一、实验目的本实验旨在探究无铅压电陶瓷的制备工艺、性能测试及其在压电应用中的潜在价值。
通过实验，了解无铅压电陶瓷的物理化学性质，掌握其制备过程，并评估其在压电性能方面的表现。
二、实验材料与设备1. 实验材料：- 钛酸铋钠（Na0.5Bi0.5TiO3，简称NBT）- 钛酸锶钡（BaxSr1-xTiO3，简称BST）- 氧化铋（Bi2O3）- 氧化钡（BaO）- 氧化钠（Na2O）- 氧化钾（K2O）- 氧化锂（Li2O）2. 实验设备：- 搅拌机- 烧结炉- 压电测试仪- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- 能量色散谱仪（EDS）三、实验步骤1. 粉体合成：将上述原料按一定比例混合，在搅拌机中充分混合均匀，制备成粉末。
2. 烧结：将混合好的粉末装入模具，在烧结炉中加热至一定温度，保温一段时间后冷却。
3. 性能测试：利用压电测试仪测试样品的压电性能，包括介电常数、介电损耗、压电系数等。
利用SEM、XRD和EDS分析样品的微观结构和物相组成。
四、实验结果与分析1. 介电性能：实验结果表明，NBT基无铅压电陶瓷具有较高的介电常数（εr=1000-3000），介电损耗较低（tanδ=0.001-0.02），表现出良好的介电性能。
2. 压电性能：实验结果表明，NBT基无铅压电陶瓷具有较高的压电系数（d33=300-500pC/N），在压电应用中具有较高的潜力。
3. 微观结构：SEM结果表明，样品具有良好的晶粒结构，晶粒尺寸约为1-2 μm。
XRD结果表明，样品主要由NBT相组成，并伴有少量其他相。
EDS结果表明，样品中元素分布均匀。
4. 性能优化：通过调整原料比例、烧结温度等参数，可以进一步优化无铅压电陶瓷的性能。
例如，增加氧化铋的含量可以提高材料的压电系数，降低烧结温度可以缩短烧结时间。
五、结论本实验成功制备了NBT基无铅压电陶瓷，并对其性能进行了测试。
结果表明，NBT基无铅压电陶瓷具有较高的介电常数、压电系数和良好的微观结构，具有在压电应用中的潜力。
压电陶瓷生产实习报告
压电陶瓷生产实习报告一、实习背景及目的随着科技的不断发展，压电陶瓷材料在各个领域的应用越来越广泛，如超声波设备、精密测量、自动控制等。
为了更好地了解压电陶瓷的生产工艺和应用，提高自己的实践能力，我参加了为期一周的压电陶瓷生产实习。
本次实习的主要目的是：1. 了解压电陶瓷的生产工艺流程，掌握其主要性能指标。
2. 学习压电陶瓷在实际应用中的优势和局限性。
3. 提高自己的动手实践能力和团队协作能力。
二、实习内容与过程1. 生产工艺流程学习在实习的第一天，我们参观了压电陶瓷生产车间，了解了压电陶瓷的生产工艺流程。
生产工艺主要包括原材料准备、成型、烧结、磨削、抛光等步骤。
（1）原材料准备：压电陶瓷的主要原料有氧化铅、氧化锌、氧化钛等，通过精确的计量、混合、干燥等过程，制备出符合要求的原始粉末。
（2）成型：将原始粉末经过压制成型，制成所需形状的压电陶瓷坯体。
（3）烧结：将压电陶瓷坯体放入高温炉中，通过高温烧结，使原始粉末发生化学反应，形成具有一定性能的压电陶瓷。
（4）磨削：对烧结后的压电陶瓷进行磨削，使其表面光滑，尺寸精确。
（5）抛光：对磨削后的压电陶瓷进行抛光，提高其表面光洁度。
2. 性能测试与分析在实习的第二、三天，我们学习了如何测试压电陶瓷的性能，主要包括压电常数、电容、介电常数、绝缘电阻等。
通过测试数据的分析，我们可以了解压电陶瓷的性能是否达到预期要求。
3. 实际应用探讨在实习的第四天，我们学习了压电陶瓷在实际应用中的优势和局限性。
压电陶瓷具有超声波发生、接收、精密测量等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
但同时，压电陶瓷也存在一些局限性，如耐高温性能较差、脆性大等。
4. 动手实践在实习的最后两天，我们亲自动手，参与了压电陶瓷的生产过程。
通过实践，我们更深入地了解了压电陶瓷的生产工艺，提高了自己的动手实践能力。
三、实习收获通过本次实习，我收获了以下几点：1. 了解了压电陶瓷的生产工艺流程，掌握了其主要性能指标。
压电陶瓷制备与测试实验报告
压电陶瓷制备与测试实验报告一、实验要求1、了解压电陶瓷的基本性能、结构、用途、制备方法。
2、了解压电陶瓷常见的表征方法及检测手段。
3、掌握压电陶瓷材料压电、介电性能等性能测试方法。
4、掌握压电陶瓷的性能分析方法。
二、压电陶瓷材料制备过程主要包括以下步骤：配料-混合-预烧-粉碎-成型-排胶-烧结-被电极-极化-测试。
1、配料：Bi2O3···14.1244113464136 Sc2O3···4.13930659262249 PbO···23.339070300907 TiO2···8.397211760056962、原料选用纯度高、细度小和活性大的粉料，根据配方或分子式选择所用原料，并按原料纯度进行修正计算，然后进行原料的称量。
按化学配比配料以后，使用行星式球磨机将各种配料混合均匀。
实验室常采用的是水平方向转动球磨方式，震动球磨是另一种常用的球磨方法，此外还有气流粉碎法等混合方法。
3、混合球磨后的原料进行预烧。
预烧是使原料间发生固相化学反应以生成所需产物的过程，预烧过程中应注意温度和保温时间的选择。
将预烧反应后的材料使用行星式球磨机粉碎。
4、成型的方法主要有四种；轧膜成型、流延成型、干压成型和静水压成型。
轧膜成型适用于薄片元件；流延成型适合于更薄的元件，膜厚可以小于10 m；干压成型适合于块状元件；静水压成型适合于异形或块状元件。
除了静水压成型外，其他成型方法都需要有粘合剂，粘合剂一般占原料重量的3％左右。
成型以后需要排胶。
粘合剂的作用只是利于成型，但它是一种还原性强的物质，成型后应将其排出以免影响烧结质量。
5、烧结是将坯体加热到足够高的温度，使陶瓷坯体发生体积收缩、密度提高和强度增大的过程。
烧结过程的机制是组成该物质的原子的扩散运动。
烧结的推动力是颗粒或者晶粒的表面能，烧结过程主要是表面能降低的过程。
压电陶瓷特性实验报告
压电陶瓷特性实验报告压电陶瓷特性实验报告引言压电陶瓷是一种能够在外力作用下产生电荷的材料，具有广泛的应用领域。
本实验旨在研究压电陶瓷的特性，包括压电效应、介电特性和机械特性等方面。
通过实验，我们可以更深入地了解压电陶瓷的性能和应用潜力。
实验一：压电效应在这个实验中，我们使用了一块压电陶瓷片和一台压电仪器。
首先，我们将压电陶瓷片固定在仪器上，并施加一定的压力。
随后，我们观察到仪器上显示的电压值随着施加的压力而变化。
这说明压电陶瓷具有压电效应，即在外力作用下会产生电荷。
实验二：介电特性为了研究压电陶瓷的介电特性，我们使用了一台电容测试仪。
首先，我们将压电陶瓷片固定在测试仪上，并连接电源。
随后，我们通过改变电源的电压，观察到测试仪上显示的电容值的变化。
这表明压电陶瓷在电场作用下会发生介电极化，导致电容值的变化。
实验三：机械特性在这个实验中，我们使用了一台拉伸试验机。
我们将压电陶瓷片固定在试验机上，并施加一定的拉伸力。
通过改变施加的力大小，我们观察到压电陶瓷片的形变情况。
同时，我们还测量了形变量与施加力的关系。
结果显示，压电陶瓷具有良好的机械特性，能够在外力作用下发生可逆的形变。
实验四：应用潜力通过以上实验的结果，我们可以看出压电陶瓷具有多种特性，具备广泛的应用潜力。
例如，在传感器领域，压电陶瓷可以用于测量压力、温度和加速度等参数。
此外，在声学领域，压电陶瓷可以用于扬声器和麦克风等设备。
还有一些其他领域，如医疗、能源和通信等，也可以应用压电陶瓷技术。
结论通过本次实验，我们深入了解了压电陶瓷的特性。
压电效应、介电特性和机械特性是压电陶瓷的重要特性，为其在多个领域的应用提供了基础。
压电陶瓷的应用潜力巨大，可以为现代科技的发展做出重要贡献。
我们相信，在进一步研究和技术创新的推动下，压电陶瓷将在未来得到更广泛的应用。
压电陶瓷实验报告
压电陶瓷实验报告压电陶瓷微位移性能测量实验报告一、实验目的：1、了解压电陶瓷的性能参数；2、了解电容测微仪的工作原理，掌握电容测微仪的标定方法；3、掌握压电陶瓷微位移测量方法；二、实验仪器：电容测微仪一台：型号JDC-2000测微台架一台：型号BCT－5C，斜度1:50直流调压器一台：电压量程（0～300V）标定平铁板一块压电陶瓷管一根三、实验原理：（一）利用测微台架标定电容测微仪在测微台架的台架上放置一金属平板，将电容测微仪探头用测微台架夹紧，使探头的端面与平板平行，见图1，移动测微台架的旋钮，分别读出测微仪移动示值和电容测微仪的示值。
这样得到一组数据即可对电容测微仪进行标定。
图1 电容侧微仪标定原理图（二）用标定后的电容测微仪测量压电陶瓷管的线性度在电容测微仪的线性区（对应机械标定仪的某个位置），通过可调直流电源按一定间隔改变直流电压（见图2），分别对压电陶瓷加压，使之分别产生轴向变形（见图3）和弯曲变形（见图4），从而得到压电陶瓷的伸长与偏转量与施加其上的电压的关系。
图2 可调高压电源图3 测压电陶瓷轴向伸缩图4测压电陶瓷侧向弯曲四、实验步骤（一）标定电容测微仪的线性度１、实验前，了解实验原理及其实验注意事项，并检查实验仪器是否齐全。
２、使用仪器前，将传感器端面与被测物（标定平铁板）表面用汽油认真清洗干净，以清洗掉杂质及灰尘微粒；而后将电源线和传感器与电缆分别连接好并拧紧。
３、将标定平铁板安放在测微台架的台架上，而后用夹具将电容传感器探头夹紧，接着上下调整探头使探头与标定平铁板距离接近测量区。
４、为便于进行数据分析，可将测微台架示值调至某一合适值，并将电容测微仪示值调零，而后进行实验；实验采用一人细调（等间距）测微台架，另一人记录的方式，为了标定线性区，测定线性误差，调值采用先等间距调至140μm，再等间距调回的方法。
（为了节约时间，调值范围为0～140μm，调值间距为5μm，共计读29个数。
实习报告-无铅压电陶瓷
毕业实习报告学院：班级：姓名：学号：日期：不同钾钠比的铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能研究----氧化物混合法制备化学剂量比的陶瓷目前，市场上大规模使用的压电陶瓷材料体系主要是铅基压电陶瓷，即PbTiO3–PbZrO3、PbTiO3–PbZrO3–ABO3 (ABO3为复合钙钛矿型铁电体)及PbTiO3系压电陶瓷等。
铅系压电陶瓷具有优异的压电性能，并且可以通过掺杂取代来调节其性能以满足不同需求，但是这些陶瓷材料中PbO(或Pb3O4)的质量约占60%左右。
铅基压电材料在生产、使用及废弃后的处理过程中都会给人类及生态环境带来严重危害，溶解在酸雨中的铅可以通过水和动植物而直接或间接地侵入人体，从而影响人的神经系统。
因此，不管是为了节约能源, 还是为了保护环境, 人类为了自身的可持续发展, 开发非铅基环境协调性(绿色)压电陶瓷材料势在必然。
1.国内外研究现状铌酸盐系压电陶瓷, 尤其是铌酸钠钾基无铅陶瓷具有较高的居里温度( T c) 而被视作替代PZT基压电陶瓷的主要选择对象之一。
从目前的研究进展来看, 要想让无铅压电陶瓷完全取代传统的铅基压电陶瓷的可能性还不大; 但从分析当前的压电应用情况可知, 若选用无铅压电陶瓷材料及器件用于大量的中、低端应用(k33和d33等参数指标要求不是太高) , 还是极有可能的。
铌酸钠钾基无铅压电陶瓷粉体的一般制备方法包括普通球磨法、溶胶-凝胶法、水热法和熔盐法等。
从工业生产角度考虑, 普通球磨法易于大规模合成粉体,但该法耗时且污染较大; 就生态环境保护而言, 要求制备技术具有耗能少、污染小等环境协调性特性, 研究和开发的水热法、电化学法和溶胶-凝胶法等陶瓷材料的软溶液制备技术有优势, 这些技术被认为是21 世纪制备高性能铁电压电陶瓷的先进技术。
1.1.1 陶瓷粉体的制备M. D. Aguas和I. P. Parkin采用溶胶-凝胶合成法制备得到了NaNbO3粉体;Christian等运用微乳介质醇盐水解法制备出了( K x Na1- x ) NbO3纳米粉体; 陈强等采用Pechini法合成了Nb 5+、Li+前驱体溶液, 在650 ℃保温2h得到LiNbO3相所占比例> 97%的粉末；FanYa-hong等采用熔盐法合成出了( K0.5Na0.5)NbO3粉体, 并用以制备了压电陶瓷; 等等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压电陶瓷制备与测试实验报告
一、实验要求
1、了解压电陶瓷的基本性能、结构、用途、制备方法。
2、了解压电陶瓷常见的表征方法及检测手段。
3、掌握压电陶瓷材料压电、介电性能等性能测试方法。
4、掌握压电陶瓷的性能分析方法。
二、压电陶瓷材料制备过程
主要包括以下步骤：配料-混合-预烧-粉碎-成型-排胶-烧结-被电极-极化-测试。
1、配料：Bi2O3···14.1244113464136 Sc2O3···4.13930659262249 PbO·23.339070300907 TiO2·8.39721176005696
2、原料选用纯度高、细度小和活性大的粉料，根据配方或分子式选择所用原料，并按原料纯度进行修正计算，然后进行原料的称量。
按化学配比配料以后，使用行星式球磨机将各种配料混合均匀。
实验室常采用的是水平方向转动球磨方式，震动球磨是另一种常用的球磨方法，此外还有气流粉碎法等混合方法。
3、混合球磨后的原料进行预烧。
预烧是使原料间发生固相化学反应以生成所需产物的过程，预烧过程中应注意温度和保温时间的选择。
将预烧反应后的材料使用行星式球磨机粉碎。
4、成型的方法主要有四种；轧膜成型、流延成型、干压成型和静水压成型。
轧膜成型适用于薄片元件；流延成型适合于更薄的元件，膜厚可以小于10m；干压成型适合于块状元件；静水压成型适合于异形或块状元件。
除了静水压成型外，其他成型方法都需要有粘合剂，粘合剂一般占原料重量的3％左右。
成型以后需要排胶。
粘合剂的作用只是利于成型，
但它是一种还原性强的物质，成型后应将其排出以免影响烧结质量。
5、烧结是将坯体加热到足够高的温度，使陶瓷坯体发生体积收缩、密度提高和强度增大的过程。
烧结过程的机制是组成该物质的原子的扩散运动。
烧结的推动力是颗粒或者晶粒的表面能，烧结过程主要是表面能降低的过程。
晶粒尺寸是借助于原子扩散来实现的。
6、烧结后的样品要被电极，可选用的电极材料有银、铜、金．铂等，形成电极层的方法有真空蒸发、化学沉积等多种。
压电陶瓷中广泛采用的是，在烧结后的样品涂上银浆，在空气中烧制电极。
为了防止空气在高压下电离、击穿，极化一般是在硅油中进行。
为了获得优良的压电性能，需要选择合适的电场强度，适当的极化温度。
极化样品放置24小时后，用压电常数测量仪测量d33，用高频阻抗分析仪(Agilent4294A等)测量介电常数、介电损耗、谐振频率等
三、实验内容
利用d33测试仪及Agilent 4294A阻抗分析仪测试压电陶瓷片的各项性能，得如下表格：
然后根据Agilent 4294A阻抗分析仪测得的数据，通过公式计算得到如下两图
上图未居里温度的介电温谱图，B代表介电常数，A代表温度，读图得到最高点坐标（454，17.401），因此居里温度为454度
上图为阻抗分析图，读图得到黑线最高、最低点对应x坐标别为212.000、185.500（kHz）对应fa、fr。
上表为最终得到的BSPT陶瓷个性能指标集合。
成员及分工：
THANKS !!!
致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等
打造全网一站式需求
欢迎您的下载，资料仅供参考。