压电陶瓷又称换能片,是近代电子技术领域中不可缺少的重要组成部分,压电陶瓷在现代通讯、雷达、声纳、自动测量与控制、超声换能、引燃引爆、超声灭菌、超声功率等方面均得到广泛应用。现在我国在压电陶瓷材料及其应用领域的开发仍处于发展阶段,此行业的发展将具有广阔的前景。
1)大功率发射材料PZT8型压电陶瓷
该压电陶瓷材料具有良好压电性,机械强度高、矫顽场高,强场介电损耗低。它主要用于超声清洗、强力超声钻孔、超声焊接、洁牙机探头、美容仪探头、超声手术刀探头、心血管治疗仪探头等。
2)高灵敏度接收材料PZT5型压电陶瓷
该压电陶瓷材料具有高机电耦合系数,适宜的介电常数、较高的灵敏度。它主要用于高灵敏度换能器、流量计换能器、液位计换能器、加速度计换能器、超声检测换能器等。
3)收发两用材料PZT4型压电陶瓷
该压电陶瓷材料介于PZT8与PZT5之间,兼顾二者特点,具有较高的灵敏度,又具有较低介电损耗,对于发射功率不大而且可同时做接收用的收发两用换能器,选用本材料很合适。目前用该压电陶瓷材料生产的超声雾化换能器已批量投产。
| 压电陶瓷加工尺寸 | PZT-4 | PZT-5 | PZT-8 | |
|---|---|---|---|---|
| 压电圆片 | 直径(mm) | 3 ~ 100 | 3 ~ 100 | 3 ~ 100 |
| 厚度(mm) | 0.3 ~ 10 | 0.25 ~ 15 | 0.4 ~ 8 | |
| 压电圆环片 | 外径(mm) | 3 ~ 100 | 3 ~ 100 | 3 ~ 100 |
| 内径(mm) | ≥ 2 | ≥ 2 | ≥ 2 | |
| 厚度(mm) | 0.3 ~ 10 | 0.25 ~ 15 | 0.4 ~ 8 | |
| 压电圆管 | 外径(mm) | 3 ~ 108 | 3 ~ 108 | 3 ~ 105 |
| 内径(mm) | ≥ 2 | ≥ 2 | ≥ 2 | |
| 厚度(mm) | ≤ 50 | ≤ 50 | ≤ 50 | |
| 压电方片 | 长度(mm) | ≤ 50 | ≤ 50 | ≤ 50 |
| 宽度(mm) | ≥ 1 | ≥ 1 | ≥ 1 | |
| 厚度(mm) | 0.3 ~ 10 | 0.25 ~ 15 | 0.3 ~ 8 | |
另外还可设计加工:单面凹或凸形的聚焦形晶片,切向振动模式的四棱柱压电陶瓷、六棱柱压电陶瓷、八棱柱压电陶瓷等各种异型压电陶瓷。
| 性能参数 | 符号 | PZT-4W | PZT-5L | PZT-5NL | PZT-5NM | PZT-8C |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 机电耦合系数 | Kp | 0.60 | 0.68 | 0.62 | 0.65 | 0.52 |
| K31 | 0.33 | 0.39 | 0.36 | 0.37 | 0.30 | |
| K33 | 0.68 | 0.73 | 0.70 | 0.71 | 0.60 | |
| K15 | 0.66 | 0.72 | 0.68 | 0.70 | 0.57 | |
| Kt | 0.50 | 0.55 | 0.50 | 0.53 | 0.45 | |
| 相对自由 介电常数 |
εTr3 | 1400 | 1700 | 2100 | 3800 | 1000 |
| εTr1 | 1550 | 1730 | 2250 | 4100 | 1300 | |
| 压电常数 (10-12C/N) |
D31 | 160 | 195 | 200 | 270 | 110 |
| D33 | 350 | 450 | 500 | 550 | 220 | |
| D15 | 500 | 650 | 680 | 700 | 350 | |
| 弹性柔顺系数 (10-12m2/N) |
SE11 | 12.6 | 17.6 | 16.7 | 18.2 | 11.1 |
| SE33 | 15.8 | 19.2 | 21.5 | 23.6 | 14.9 | |
| 机械品质因数 | Qm | 300 | 50 | 55 | 70 | 1000 |
| 频率常数 (Hz.m) |
Nφ | 2100 | 2000 | 2000 | 2000 | 2300 |
| Nt | 2000 | 2000 | 2000 | 2100 | 2100 | |
| 体积密度 (G/CM3) |
ρ | 7.6 | 7.6 | 7.6 | 7.6 | 7.6 |
| 介电损耗 | tgδ | 0.005 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.003 |
| 居里温度(℃) | Tc | 300 | 320 | 320 | 280 | 300 |
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