PZT压电陶瓷介绍和测试方法

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PZT压电陶瓷介绍和测试方法全解

Q Ua Ca
电荷等效模型
F
压电常数 d
Q=U*C
HSA PZT 压电陶瓷应用介绍
HSA （磁头悬臂装置）结构及功能介绍
PZT元件作用是利用其高压电常数特性，使读写磁头发生水平位移，从而使HSA 水平旋转和精确寻轨
交变电压
U 型刚体电荷变化
PZT 元件
位移变化
精确寻轨
HSA
悬臂弹性区
正压电效应：F（应力或形变）输入--->Q\U （电量或电压）逆压电效应： Q\U （电量或电压）输入--->F（应力或形变）输出
压力输入F
电压输出
形变输出
电压输入
压电介质
压电介质
应力输入电压输出正压电效应
电压输入形变输出产生逆压电效应
正压电效应：Q =d33 *F d33 为压电参数：压电材料把机械能转变为电能或把电能转变为机械能的转换系数，它为反映力学量 (应力或应变)与电学量(电位移或电场)间相互耦合的线性响应系数测量仪器： ZJ-3AN型准静态d33测量仪
U 型刚体
压电微制动器
滑块
音圈电机
HSA PZT 结构示意图
悬臂刚性区
PZT 元件环氧胶
PZT 元件环氧胶
U 型刚体
HSA PZT 结构切片示意图
HSA PZT 压电陶瓷应用介绍
PZT 不良背景介绍
The End
Page 11
正压电效应
形变前的状况形变后的状况
－－－－－－＋＋＋＋＋＋
逆压电效应
电场方向
基本知识介绍
压电传感器工作原理
是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量测量

pzt压电陶瓷片规格参数

pzt压电陶瓷片规格参数压电陶瓷片是一种复合电介质，以陶瓷介质为基础，以压电铋酸钙和/或铁氧化物为结构组分和/或乙二胺(EDTA)，将三或多个原始无机晶体或分子结构，复合成一种半固态散装材料。

主要用于绝缘电容，以及压电传感器，压电膜，PZT压电陶瓷片等。

PZT压电陶瓷片的规格参数：1. 材料类型：PZT（铌酸钴）复合材料；2. 铁氧体成份：最大值可达30%；3. 铌比例：铌钴为主，最大值可达60%-65%；4. 厚度：常规厚度0.1mm-3mm，4mm-6mm和0.7mm-10mm；5. 尺寸规格：典型尺寸：20m*20mm，50mm*50mm，2"*2"和4"*4"，也可定制；6. 运动应力：最高抗应力可达20KV/mm；7. 绝缘系数：最大值可达10000；8. 温度系数：最高温度可达500℃；9. 电阻率：最小值可达6Ω*cm;10. 芯片：普通芯片类型压电陶瓷片，尺寸按照客户定制；11. 型号：PN-2030压电陶瓷片，它具有豪华外观，坚固耐用；12. 标准：按照JIS,ASTM,IEC标准来生产；13. 电容量：0.1~1.2uf/2.2~10uf/10.0~1000uf/1000~10000uf；14. 电磁感应-> 磁感应熔断：最小的可达18kA/m；15. 力学特性：平衡孔宽，强度高；16. 耐温特性：可耐高温达到500℃；17. 耐化学性能：适用于各种溶解和溶解环境；18. 耐磨损特性：表面硬度可高达1340Hv；19. 材料方向分布：压电陶瓷片具有非均匀的材料方向分布，是多层压电陶瓷结构，其具有抗拉力、抗折弯力等。

20. 电子特性：压电陶瓷片具有高磁性、耐磁变分布特性，并且有一定的电子特性；21. 遗传特性：压电陶瓷片具有较好的遗传性能，具有好的温度稳定性和绝缘性；22. 特殊性能：压电陶瓷片具有可调性良好的特性，可根据用户的不同需求而定制压电陶瓷片。

pzt-4压电陶瓷电学参数

pzt-4压电陶瓷电学参数
PZT-4是一种常见的压电陶瓷材料，具有优良的压电性能和电
学参数。

关于PZT-4的电学参数，我们可以从多个方面来进行全面
的回答。

首先，PZT-4的介电常数通常在1000至1500之间，这意味着
它在外加电场下的极化能力非常强。

这也使得PZT-4成为一种优秀
的压电材料，可用于传感器、换能器和压电马达等应用。

其次，PZT-4的压电常数通常在600至750之间，这表明它对
于机械应力的响应非常敏感。

这使得PZT-4在压电传感器和执行器
方面有着广泛的应用，例如压力传感器、声波发生器等。

此外，PZT-4的电机械耦合系数通常在0.6至0.7之间，这意
味着它能够高效地将电能转换为机械能，或者将机械能转换为电能，因此在压电换能器和压电马达中有着重要的应用。

另外，PZT-4的电阻率通常在10^9至10^11Ω·cm之间，这使
得它在一些特定的电学应用中能够表现出良好的绝缘性能。

总的来说，PZT-4作为一种压电陶瓷材料，具有较高的介电常数、压电常数和电机械耦合系数，以及较高的电阻率，这些优秀的电学参数使得它在压电传感器、换能器、压电马达等领域有着广泛的应用前景。

希望这些信息能够对你有所帮助。

材料测试方法举例——压电陶瓷

材料测试方法举例——压电陶瓷压电陶瓷是一种能够产生压电效应的陶瓷材料，具有压电、电致伸缩和压电声发射等特性。

为了评估压电陶瓷的性能和质量，需要进行一系列的材料测试方法。

下面是针对压电陶瓷的几种常用测试方法举例，供参考。

1.压电常数测试：压电常数是评价压电陶瓷的重要指标之一，用于描述材料对外力作用下电荷产生的比例关系。

测试之前，首先需将压电陶瓷样品制成规定的尺寸，然后通过设备施加压力，测量在不同压力下的电荷大小，进而计算压电常数。

常用的测试方法包括电荷常数法、弯曲法和悬臂梁法等。

2.电机械耦合系数测试：电机械耦合系数是反映压电陶瓷在电场作用下的振动和机械功率输出之间关系的指标。

测试时，将压电陶瓷样品固定在振动台上，通过施加电压激励材料振动，测量振动的频率和幅值，然后计算电机械耦合系数。

3.管路声发射测试：压电陶瓷可以应用于声发射传感器，用于检测管路中的泄漏或其他故障。

测试时，将压电陶瓷传感器安装在管路上，并进行正常运行的测试过程。

通过监测传感器产生的压电信号变化，可以识别管路中是否存在泄漏或故障。

4.微观结构分析：压电陶瓷的微观结构对其性能具有重要影响，因此需要进行微观结构分析。

常用的方法包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等。

通过这些技术，可以观察到材料的晶粒结构、晶格畸变和缺陷等信息，从而评估材料的质量和性能。

5.稳态和瞬态性能测试：为了确定压电陶瓷的稳态和瞬态性能，需要进行相应的测试。

稳态性能测试主要包括电压-位移曲线测试和电压-电荷曲线测试，通过施加不同的电压并测量相应的位移或电荷，来评估材料对电场刺激的响应。

瞬态性能测试主要包括步进响应测试和冲击响应测试，通过输入瞬态电压或冲击信号，测量材料的响应时间和能量转换效率。

上述仅是压电陶瓷测试方法的一小部分举例，实际测试方法应根据具体应用和需求进行选择和设计。

测试方法的选取应考虑准确性、重复性、可靠性和可操作性等因素，以确保对压电陶瓷材料进行准确全面的评估。

关于PZT

压电陶瓷的制造特点是在直流电场下对铁电陶瓷进行极化处理，使之具有压电效应。一般极化电场为 3～5kV/mm，温度 100～150°C,时间 5～20min。这三者是影响极化效果的主要因素。性能较好的压电陶瓷，如锆钛酸铅系陶瓷，其机电偶合系数可高达 0.313～0.694。
压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。
1.保定市宏声声学电子器材有限公司提供的参数
2，联能科技的 PZT 参数 3，哈尔滨芯明天科技有限公司（1）输出力与位移的关系曲线
（2）输出位移于电压的关系曲线
二．PZT 的重要参数 1.压电应变常数 D(Piezoelectric Strain Constant)是压电体把机械能转变
为电能或把电能转变为机械能的转换系数。它反映压电材料弹性（机械）性能与介电性能之间的耦合关系。 d33,d15,d31 ?
2.谐振频率 fr，并联谐振频率 fp，串联谐振频率 fs、最小导纳频率 fn （minimum admittance frequency）、基频（fundamental frequency）、泛音频率（fundamental frequency）
压电陶瓷只在某一温度范围C 时，压电陶瓷发生结构相转变，这个临界温度 TC 称为居里温度。 6 温度稳定性(TEMPERATURE STABILITY) 指压电陶瓷的性能随着温度变化的特性，一般描述温度稳定性有温度系
数或最大相对漂移二种方法。 7.电学品质因素 Qe（ electrical quality factor ）与机械品质因数 Qm
3.机电耦合系数平面机电耦合系数 KP，横向机电耦合系数 K31、纵向机电耦合系数 K33、厚度伸缩机电耦合系数 KT、厚度切变机电耦合系数 K15

压电陶瓷的极化原理和测试方法

３
中应用很广泛，尤其是海洋压电检波器，近年来得到大量的应用。但是人们对压电陶瓷的知识，以及极化性能了解的并不多。本文介绍的有关压电陶瓷方面的知
识，就是为了让地震检波器设计人员掌握和了解压电
２１静态法．
胞的三个边长不相等，：即口＝ｂ＜ｃ产生了电荷中心；
偏离，具有压电性。这种极化是自身产生的，并不是外加电场所产生的。
认识有了一个质的变化。在研究ＢＴＯ压电材料时，ａｉ３
向压电常数ｄ的值也是不同的。其中沿方向３的值最大，ｄ３即３＞＞ｄｌｄ２３和３。如果用电流计测量时，只有ｄ３３中有电流，它两个方向不产生电流。压电陶其
目，前压电材料的应用已经渗透到了人们的生活
及科学技术领域中的众多方面。压电材料自从发现以来，发展迅速，们已经掌握了压电材料的很多特性。人对压电材料的认识大致分为三个阶段：人们仅仅认 ①
识和发现了压电材料的高介电常数；认识了压电材 ② 料的铁电性；人们偶然发现了压电材料的极化性能。 ③ 但当发现ＢＴＯ３型压电材料后，ａｉ新人们对压电材料的
・
３２・
石油仪器ＰＴＯＥＭＩＳＲＭＥＴＥＲＬＵＮＴＵＮＳ
２１００年０８月
・

pzt压电陶瓷片作用

pzt压电陶瓷片作用PZT压电陶瓷片是一种重要的电子材料，它具有压电效应，可以将机械能转换为电能，或者将电能转换为机械能。

这种材料在许多领域都有广泛的应用，如超声波探伤、声音传感器、喷墨打印机等。

PZT压电陶瓷片的基本结构是由两片压电陶瓷片和一片金属片组成。

当在压电陶瓷片上施加电压时，它会变形并产生机械振动。

这种振动可以通过金属片传递到外部环境中，从而产生声音或超声波。

因此，PZT压电陶瓷片可以被用作声音传感器或超声波探伤器等设备。

除了在声学领域的应用外，PZT压电陶瓷片还在许多其他领域展现出了广泛的应用前景。

例如，在喷墨打印机中，PZT压电陶瓷片可以将电能转换为机械能，推动打印墨水从喷嘴中喷出，形成所需的文字或图像。

此外，PZT压电陶瓷片还可以被应用于能量转换、振动控制、电子乐器等领域。

具体而言，PZT压电陶瓷片的特点和优点有：1. 压电效应强：PZT压电陶瓷具有很强的压电效应，可以将机械能高效地转换为电能或相反的过程。

2. 居里温度高：这使得其在高温环境下能够保持稳定的性能。

3. 机电耦合系数高：这意味着它能够实现机械能和电能之间的高效转换。

4. 机械品质因数高：这表示其能量转换效率高，能够减少能量损失。

5. 各项机电参数随温度、时间等外界因素的影响小：这意味着它的性能相对稳定，受外界环境因素影响较小。

6. 结构阻抗低、灵敏度高、动态范围宽响应在宽频带呈现平坦特性：这些特点使其在各种应用中表现出良好的性能。

7. 功率大：PZT-8主要用于发射信号，在超声领域中有广泛的应用。

8. 高接收敏度：PZT-5对激励信号感应强烈，主要用于传感器。

9. 柔韧性好：相比传统的压电陶瓷，有机压电材料如PVDF（聚偏二氟乙烯）具有更好的柔韧性，可以产生更大的变形，有更高的机电转换效率。

总之，PZT压电陶瓷片由于其独特的性能和广泛的应用领域，成为了工程应用中使用最多的压电材料之一。

PZT压电陶瓷的软、硬性取代

1．PZT压电陶瓷的软性取代（施主掺杂）是在PZT陶瓷中掺入电价比Pb2+高的La3+、Bi3+、Sb3+等离子或电价比Ti4+高的Nb5+、Ta5+、Sb5+、W6+等离子。

掺杂后PZT陶瓷的矫顽场Ec下降，ε、Kp、tgδ增大，Qm下降，抗老化性增强，体电阻率（ρv）增大。

这里的“软”是指加入这些添加物后能使矫顽场强Ec下降，因而在电场或应力作用下，材料性质变“软”。

材料性质变“软”可由应力缓冲效应解释。

高价离子取代产生Pb缺位，可缓冲几何形变产生的应力，使得电畴定向激活能下降，电畴容易运动，更容易沿外电场定向。

2．PZT压电陶瓷的硬性取代（受主掺杂）是在PZT陶瓷中掺入电价比Pb2+低的Na+、K+等离子或电价比Ti4+低的Fe2+、Co2+、Ni2+、Cr3+等离子。

掺杂后PZT陶瓷的矫顽场Ec增大，ε、Kp、tgδ下降，Qm增大，抗老化性下降，ρv 降低。

这里的“硬”是指加入这些添加物后能使矫顽场强EC增大，因而在电场或应力作用下，预极化与去极化均更困难，材料性质变“硬”。

材料性质变“硬”的原因是由于Pb缺位的下降，缓冲作用被削弱，空间电荷密度增大，反向偏置电场容易建立，氧八面体的歪曲，使电畴转向受到更大的阻力。

PZT压电陶瓷介绍和测试方法PPT课件

受力、表面形变压电器件电荷
表现形式
.
Page 6
基本知识介绍

等效模型
正压电效应和逆压电效应等效模型如下：
正压电效应：F（应力或形变）输入--->Q\U （电量或电压）逆压电效应： Q\U （电量或电压）输入--->F（应力或形变）输出
压力输入F
电压输出
形变输出
电压输入
压电介质
压电介质
HSA PZT 结构示意图
U 型刚体
悬臂弹性区压电微制动器滑块
音圈电机
悬臂刚性区
HSA 系统架构
.HSA PZT 结构切片示意图
PZT 元件
PZT 元件
环氧胶
U 型刚体
环氧胶
HSA 压电微制动器
Page 9
HSA PZT 压电陶瓷应用介绍
PZT 不良背景介绍
.
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The End
.
Page 11
品种多、性能各异
集成压电传感器
质轻柔软、抗拉强度高、机电耦合系数高
参数
压电常数弹性常数（刚度）介电常数机电耦合系数
电阻居里点
压电效应强弱：灵敏度固有频率、动态特性固有电容、频率下限机电转换效率泄漏电荷、改善低频特性
. 丧失压电性的温度
Page 3
基本知识介绍
压电材料
PZT 压电陶瓷（锆钛酸铅陶瓷）---压电效应
基本知识介绍
等效电路
静电发生器或绝缘介质平板电容器：外部机械硬力作用下，电极两端产生极性相反电量相等的电荷
机械应力 F
+++++ 等效
____ _
电极

1mm pzt4压电陶瓷的工作电压

1mm pzt4压电陶瓷的工作电压压电陶瓷是一种应变能和电能相互转化的智能材料，具有良好的压电效应和优异的电机械性能，被广泛应用于传感器、致动器、换能器等领域。

其中PZT4压电陶瓷是一种非常常见的压电材料，具有较高的压电常数和良好的机械强度，广泛用于各个领域。

压电陶瓷的工作电压是指在正常工作条件下，压电陶瓷所承受的电压范围。

而PZT4压电陶瓷的工作电压范围是多少呢？首先，我们需要了解一下PZT4压电陶瓷的基本性质和特点。

PZT4压电陶瓷由钛锆酸铅（Pb[Zr0.53Ti0.47]O3）组成，具有较高的压电常数、较高的介电常数、良好的机械强度和较高的耐温性能。

PZT4压电陶瓷的工作电压范围取决于其材料特性以及具体应用领域。

对于一般的传感器应用而言，通常要求PZT4压电陶瓷在较低的电压下能够产生较大的位移或应变。

一般来说，PZT4压电陶瓷的工作电压范围在1V至100V之间，这个范围可以满足传感器的正常工作需求。

对于一些特殊应用领域，如压电陶瓷换能器或致动器等，通常需要PZT4压电陶瓷在较高的电压下能够产生更大的位移或应变。

在这种情况下，PZT4压电陶瓷的工作电压范围可能需要在100V以上，并且可能会达到千伏的量级。

这是因为这些应用领域通常需要更大的位移或应变来完成特定的功能。

在实际应用中，选择PZT4压电陶瓷的工作电压范围需要考虑多个因素，包括传感器或致动器的设计要求、工作环境条件、外部电路等。

同时，还需要考虑到PZT4压电陶瓷的可靠性和稳定性，以及其在高电压下可能遇到的击穿或破坏等问题。

此外，PZT4压电陶瓷的工作电压范围也可以通过材料的特殊处理来改变。

例如，通过改变陶瓷的掺杂元素或添加适当的外部电场等方法，可以改变PZT4压电陶瓷的电气性能，从而改变其工作电压范围。

综上所述，PZT4压电陶瓷的工作电压范围在1V至100V之间，但在一些特殊应用领域可能需要更高的电压范围。

在选择PZT4压电陶瓷的工作电压范围时，需要考虑多个因素，并进行适当的设计和调整，以确保压电陶瓷的正常工作和可靠性。

压电陶瓷静态电容测试方法

压电陶瓷静态电容测试方法
压电陶瓷静态电容测试方法通常涉及以下几个步骤：
1. 制备测试样品：首先，需要从压电陶瓷材料中制备出待测试的样品。

样品通常是圆形或矩形的薄片，厚度较小，以便于进行电容测试。

2. 安装测试样品：将待测试的压电陶瓷样品安装到测试仪器的样品台上，确保样品与测试仪器之间的接触良好。

3. 测量电容：采用合适的电容测试仪器，如静电容量测试仪或矢量网络分析仪，对压电陶瓷样品进行静态电容测量。

测量过程中，需要将测试仪器与样品之间的电容值进行实时监测。

4. 数据处理与分析：根据测量得到的电容值，进行数据处理和分析。

分析内容包括：电容值与频率的关系、电容值与温度、湿度等环境条件的关系等。

5. 结果评估：将测试结果与理论值或标准值进行比较，评估压电陶瓷样品的电容性能。

如有需要，可以对测试方法进行优化或改进。

6. 测试重复性：为确保测试结果的可靠性，应进行多次重复测试，并对重复测试结果进行统计分析。

需要注意的是，压电陶瓷静态电容测试方法的研究与实施应遵循相关行业标准和企业标准。

例如，在我国，电子行业标准《压电陶瓷材料性能测试方法切变压电应变常数d15的准静态测试》可以作为测试方法的参考。

此外，在实际测试过程中，应确保测试设备的准确性和稳定性，以获得可靠的测试结果。

低温共烧PZT压电陶瓷材料的研制

低温共烧PZT压电陶瓷材料的研制引言：压电陶瓷是一种特殊的材料，具有压电、垂直电效应和弯曲电效应等特性，广泛应用于传感器、声学器件、电声器件等领域。

而PZT（铅钛锆）压电陶瓷是目前应用最广泛的一种压电材料，具有较高的压电系数和较低的耗电性能。

然而，传统的PZT压电陶瓷材料需要在高温下烧结，制备复杂，成本较高。

本文将介绍一种低温共烧PZT压电陶瓷材料的研制方法。

方法：1.材料准备：首先，准备所需的原料，包括铅酸钛、铅酸锆的粉末，以及一种合适的粘结剂。

这些粉料应该是高纯度的，以确保最终材料的性能。

2.混合：将铅酸钛和铅酸锆的粉末按照一定的比例混合在一起。

混合的过程中，需要精确控制比例，以保证最终材料具有所需的压电性能。

3.添加粘结剂：将合适的粘结剂添加到上一步的混合物中。

粘结剂的作用是将粉末颗粒结合在一起，形成均匀的绿胚。

4.成型：将上一步得到的绿胚进行成型，可以采用压制法、注塑法或挤出法等方法。

成型后的绿胚需要经过一定的固化处理，以增强其强度和稳定性。

5.低温共烧：将成型后的绿胚放入低温烧结炉中进行共烧。

低温共烧是一种在较低温度下进行的烧结方法，可以减少能源消耗和成本。

共烧的过程中，需要控制烧结温度和时间，以确保材料能够充分烧结而不发生失重或结构变化。

6.热处理：将共烧后的样品进行一定的热处理，以消除内部应力和改善材料的性能。

热处理的过程中，热处理温度和时间应该能够使材料获得最佳的微观结构和性能。

7.测试和分析：最后，对研制出的低温共烧PZT压电陶瓷进行测试和分析。

可以采用压电性能测试、结构分析等方法，评估材料的性能和应用范围。

结论：通过上述的方法，可以实现低温共烧PZT压电陶瓷材料的研制。

与传统的高温烧结方法相比，低温共烧降低了能源消耗和成本，并且可以得到具有良好压电性能的材料。

这种低温共烧PZT压电陶瓷材料在传感器、声学器件、电声器件等领域具有广阔的应用前景。

PZT压电陶瓷介绍和测试方法-PPT精选文档

P-->“Pb”（铅元素），Z-->“Zr” （锆元素），T-->“Ti” （钛元素）特点
– 具有显著的介电、压电和铁电特性 – PZT铁电厚膜兼有块状材料和薄膜的优点，可在低压和高频条件工作
– 压电厚膜微致动器作为磁记录行业的首选材料，被用来解决硬盘驱动器磁头精确定位的难题
应用范围：机械能电能相互转换类传感器
Q Ua Ca
电荷等效模型
F
压电常数 d
Q=U*C
HSA PZT 压电陶瓷应用介绍
HSA （磁头悬臂装置）结构及功能介绍
PZT元件作用是利用其高压电常数特性，使读写磁头发生水平位移，从而使HSA 水平旋转和精确寻轨
交变电压
U 型刚体电荷变化
PZT 元件
位移变化
精确寻轨
HSA
HSA PZT 工作原理
定义
在外力作用下产生电流，或反过来在电流作用下产生力或形变的一种功能材料
类别
类别
石英晶体压电陶瓷
材料
单晶体、水晶（人造、天然）人造多晶体压电半导体
成分
SiO2 钛酸钡、PZT 钡、铌酸盐系压电特性半导体特性
特性
d11=2.31×10-12C/N，压电系数稳定，固有频率稳定承受压力700-1000Kg/cm2 压电系数高 d33=190×10-11C/N 品种多、性能各异集成压电传感器质轻柔软、抗拉强度高、机电耦合系数高
正压电效应：F（应力或形变）输入--->Q\U （电量或电压）逆压电效应： Q\U （电量或电压）输入--->F（应力或形变）输出
压力输入F
电压输出
形变输出
电压输入
压电介质

压电材料PZT

.压电材料PZT压电常数(Piezoelectric Constant)是压电体把机械能转变为电能或把电能转变为机械能的转换系数。

它反映压电材料弹性（机械）性能与介电性能之间的耦合关系。

选择不同的自变量（或者说测量时选用不同的边界条件），可以得到四组压电常数d、g、e、h，其中较常用的是压电常数d。

其中压电常数d33是表征压电材料性能的最常用的重要参数之一，一般陶瓷的压电常数越高，压电性能越好。

下标中的第一个数字指的是电场方向，第二个数字指的是应力或应变的方向，“33”表示极化方向与测量时的施力方向相同。

当沿极化方向（Z 轴）施加压应力T3时，在电极面A3上产生的电荷密度σ3 ＝ d33T3。

在MKSQ 制中，电位移D3 ＝σ3，则 D3 ＝ d33T3 同理，沿X轴和Y轴分别施加机械应力T1和T2，在电极面A3上所产生的电位移为：D3 ＝ d31T1，D3 ＝ d32T2。

若晶体同时受到T1，T2和T3的作用，电位移和应力关系为： D3 ＝ d31T1＋d32T2＋d33T3 对于用来产生运动式振动的材料来说，希望具有大的压电常数d。

压电材料的种类和应用压电材料有三种：压电晶体，压电陶瓷，有机压电材料。

压电晶体最有代表性的就是石英晶体，绝缘好，机械强度大，居里点高，但压电系数小，所以只用作校准用的标准传感器，或是要求精度很高的传感器。

压电陶瓷应用范围很广，灵敏度好，但相对石英晶体则机械强度低，居里点底。

有机压电材料通常都是高分子材料构成的，压电系数高，灵敏度高，多用于医学等高精尖科学。

压电材料在压力传感器的应用压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。

当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。

当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。

压电压力传感器是利用压电原理制成的。

整理版本。

压电陶瓷性能的老化试验方法 2015-5-20

压电陶瓷性能的老化与改善途径1 压电陶瓷性能老化的定义、规律及重要性极化处理后的压电陶瓷性能随存放时间的延长而变化的现象，称成为其性能的老化(ageing)。

压电陶瓷放置的时间越长，总的变化量越大，但变化的速度会逐渐减缓。

这个变化是不可逆的，除非其受到新的激励和干扰(如重新人工极化处理等)，否则不会再具有原来水平的性能。

一般规律是:介电常数、介电损耗、压电常数、弹性柔顺系数都变小；而频率常数、机械品质因数值变大。

而发现，这些性能参数的变化基本上与时间的对数呈线性关系，即111()()lg ()y t y t tA y t t −= （1）式中y 代表陶瓷材料的性能参数，y(t 1)是极化处理以后单位时间t 1（例如1天等）测得的该参数的值，y(t)是极化以后经过t 时间（例如100天等）后测得的值；t 1及t 以天数或小时数表示。

A 为常数，称为老化率。

若取以10为底的对数，求得的A 称为十倍时间老化率。

显然，∣A ∣越小，材料的稳定性就越好。

图1表示了BaTiO 3压电陶瓷性能参数的老化情况（以时间对数作横坐标的半对数作图）。

可以看出，随着时间的延长，变化趋缓。

A 代表图线的斜率。

A ＞0，表示该参数随时间变大；A ＜0，表示该参数随时间变小。

图1 典型的BaTiO 3压电陶瓷性能参数的经时变化实验研究表明，A 的典型数值，对于谐振频率常数，在0.05%至1.5%之间，对于压电耦合系数与介电系数，A 值在-0.5%至-5%范围内。

介电损耗的A 为高负值，机械品质因数的A 为较高的正值。

必须指出，式（1）只是一个近似公式。

事实上，A 不是常数，否则按（1）式的变化规律，在足够长的时间以后，参数值趋向零或无穷大，而实际情况并不是这样。

图2为代表性PZT 压电陶瓷性能参数的老化情况。

可以看出，各项参数的老化率A 随时间有小的变化，半对数坐标作图的结果不是直线。

老化率A 的测定方法：按照有关参数的测试方法，测出第101天、第102天、第103天的参数值，然后按式（1）便可算出A 值。

压电陶瓷性能及PZT制备工艺

压电陶瓷性能及PZT 制备工艺王幸福无机非金属材料工程摘要：简单综述了压电陶瓷的性能及锆钛酸铅压电陶瓷制作方法性的机理和作用。

以及压电陶瓷PZT 未来发展的前景。

关键词：锆钛酸铅；制作方法。

引言锆钛酸铅一 Pb(Zr ，Ti)0 3：(PZT)是一种具有多种应用功能的钙钦矿型 ABO3结构铁电材料，是由铁电相PbTiO3(Tc=490 °C )和反铁电相 PbZrO3(Tc=230 C )组成的固溶体。

PbZrO3 一 PbTiO3:系固溶体(PZT)相图中，在x 约为0.52 — 0.53附近存在一个铁电四方相(FT)和菱形相(FR)的交界区，就是我们通常称之为的准同型相界(MPB)o 在PZT 的MP 吐具有高的压电和介电特性，具有高的的居里温度，因此受到国内外相关研究者的广泛重视，使之成为迄今为止，应用最广的压电陶瓷材料。

一、PZT 压电陶瓷结构特征及特点1.1钙钛矿结构特征PZT 陶瓷是指锆钛酸铅(PbZr x Ti1 - xO3 , PZT) 陶瓷，它是ABO3型钙钛矿(perovs kites) 结构,Zr ,Ti 处于氧八面体的中心,Pb 处于氧八面体的间隙。

单元结构如图 1所示［1］o•直 Qo图1.1钙铳矿的立方晶胞Fig. 1.1 The cubic tryslal ctdi uTperovskite1.2锆钛酸铅(PZT)结构特点PZT 压电陶瓷是属于钙钦矿结构的压电晶体。

向PbTIO3:中掺入Zr 形成锆钛酸铅(PZT)陶瓷材料，用途广泛。

Ti 与Zr 在结构中呈完全类质同像，但 Z/rTi 比值不同使材料的结构也不同，在铁电四方和三方相界附近，PZT 材料具有优良的压电、介电和热电性能。

锆钛酸铅固溶体相图如图1.4所示［2］，在相变温度以下，当错/钦比z/rTi=53/47 时，存在一条准同型相界。

准同型相界的右边 (富钦一边)为四方晶相，左边(富错一边)为三方晶相。

压电陶瓷的压电系数

压电陶瓷的压电系数压电陶瓷是一种能够在施加压力或电场时产生电荷分布变化的陶瓷材料，具有压电效应。

压电系数是描述压电效应强度的物理量，是衡量压电陶瓷材料性能的重要指标。

压电系数是指压电陶瓷材料在单位应力或单位电场作用下所产生的电荷分布变化，通常用d表示。

压电系数的大小与材料的晶体结构、化学成分和制备工艺等因素有关。

常见的压电陶瓷材料有PZT（铅锆钛）系列、PMN-PT（铅镁酸铌-铅钛酸钡）系列等。

PZT系列压电陶瓷材料具有良好的压电性能，其压电系数通常在100-500 pC/N之间。

PZT陶瓷材料可以在机械应力或电场的作用下产生电荷分布变化，从而产生压电效应。

这种材料广泛应用于传感器、执行器、声波器件等领域。

PMN-PT系列压电陶瓷材料的压电系数更高，通常在1000-2000 pC/N 之间。

由于其较高的压电系数和良好的机械性能，PMN-PT陶瓷材料在超声换能器、声波传感器、压电驱动器等领域具有广泛应用。

除了PZT和PMN-PT系列，还有其他一些压电陶瓷材料，它们的压电系数不同。

例如，锆钛酸铅（PZ）陶瓷材料的压电系数较低，通常在10-20 pC/N之间。

尽管其压电系数较低，PZ陶瓷材料仍具有一些特殊的应用，如微机电系统（MEMS）和生物医学领域。

压电系数的大小直接影响着压电陶瓷材料的性能。

较大的压电系数意味着在施加相同的压力或电场时，材料所产生的电荷分布变化更大，从而产生更强的压电效应。

压电系数越大，压电陶瓷材料的灵敏度越高，适用于更广泛的应用领域。

压电系数的测量通常采用压电测试仪进行。

在测量压电系数时，需要施加一定的压力或电场，并测量相应的电荷分布变化。

通过计算所施加的应力或电场与电荷分布变化之间的比值，即可得到压电系数的数值。

压电系数是描述压电陶瓷材料性能的重要指标，其大小直接影响着材料的压电效应强度。

压电陶瓷材料的压电系数不同，常见的PZT 和PMN-PT系列具有较高的压电系数，广泛应用于传感器、执行器、声波器件等领域。