Тестирование Байлибо: Высокотемпературные пьезоэлектрические испытания пьезоэлектрической керамики

1. Предыстория обнаружения и значение

Как важный функциональный материал, пьезоэлектрическая керамика широко используется в датчиках, преобразователях, ультразвуковой визуализации и других областях. Однако в суровых условиях применения, таких как аэрокосмическая промышленность, мониторинг двигателей и бурение нефтяных скважин, пьезоэлектрическая керамика часто должна служить в высокотемпературных средах в течение длительного времени, поэтому обнаружение высокотемпературных пьезоэлектрических характеристик имеет решающее значение.

2. Параметры основных испытаний

Высокотемпературные испытания пьезоэлектрических характеристик в основном фокусируются на следующих ключевых параметрах:

Пьезоэлектрическая константа d33: отражает способность электромеханического соединения пьезоэлектрической керамики в направлении поляризации и является основным показателем для оценки пьезоэлектрических характеристик. Пьезоэлектрическая керамика промышленного класса d33 обычно имеет плотность ≥300 пКл/Н, а медицинская – более 500 пКл/Н.

Температура Кюри Tc: Когда температура окружающей среды превышает температуру Кюри, кристаллическая структура керамики меняется с асимметричной конфигурации на симметричную конфигурацию, а пьезоэлектрические свойства полностью исчезают. Температура Кюри традиционной керамики PZT составляет около 195-365°C, а новой системы BS-PT может достигать 450°C.

Коэффициент электромеханической связи kp: характеризует эффективность преобразования энергии между пьезоэлектрическими материалами и механическими системами. Для радиальной моды обычно требуется ≥0,60.

Диэлектрические свойства: включая диэлектрическую проницаемость и диэлектрические потери.

3. Стандарты и методы испытаний

Национальный стандарт GB/T 3389-2008 «Методы испытаний характеристик пьезоэлектрических керамических материалов «Испытание рабочих параметров»» определяет процесс испытаний системы:

Тест Кюри: используйте анализатор импеданса для измерения точки изменения диэлектрической проницаемости для определения.

Испытание пьезоэлектрической константы: рассчитайте долю электрического смещения квазистатическим методом. Количество

Испытание диэлектрических характеристик: используйте высоковольтный мост Xilin для измерения свободной относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь.

Испытание пироэлектрического коэффициента: используйте метод интегрирования заряда для измерения изменения остаточной поляризации с температурой.

4. Конфигурация испытательного оборудования.

Для высокотемпературных пьезоэлектрических испытаний требуется профессиональное оборудование:

Высокотемпературная испытательная платформа: прецизионный импеданс. анализатор: квазистатический пьезоэлектрический измеритель: сегнетоэлектрический анализатор и т. д.

5. Проблема стабильности при высоких температурах

Исследования показывают, что фазовая структура и доменная структура пьезоэлектрической керамики тесно связаны с температурой. В высокотемпературных средах увеличение концентрации кислородных вакансий приведет к ухудшению пьезоэлектрических характеристик. Новые легированные материалы, такие как Bi4Ti3-2xNbxTa3O12. демонстрируют превосходную стабильность при высоких температурах и при этом могут сохранять более 91% начальной пьезоэлектрической константы при 650 ° C.

6. Области применения.

Высокотемпературные пьезоэлектрические испытания в основном служат:

Проектирование высокотемпературных датчиков и приводов, аэрокосмическая система мониторинга тепловой среды, разработка датчиков систем ядерной безопасности, скважинное оборудование для обнаружения при бурении нефтяных скважин и т. д. Высокотемпературные пьезоэлектрические испытания являются ключевой гарантией того, что пьезоэлектрическая керамика надежно работает в условиях высоких температур. Точность результатов ее испытаний напрямую влияет на производительность и срок службы сопутствующего оборудования.