[發(fā)明專利]可用于500℃以下振動測量的SBT基壓電陶瓷及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011410770.5
• 申請日: 2020-12-05
• 公開（公告）號: CN112457004B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 四川亞美電陶科技有限公司
• 主分類號: C04B35/475
• 分類號: C04B35/475;C04B35/622;C04B41/88;G01H11/08;H01L41/187;H01L41/43
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 李蜜;鐘玉巧

本發(fā)明公開了一種可用于500℃以下振動測量的SBT基壓電陶瓷及其制備方法與應(yīng)用，該壓電陶瓷組分組成由通式Sr_1?3x/2A_xBi₄Ti₄O₁₅+y wt％M_αO_β表示，通式中，A為Gd或Ce中的一種，M_αO_β為MnO₂、Cr₂O₃、Gd₂O₃或CeO₂中的一種，y wt％表示對應(yīng)組分占Sr_1?3x/2A_xBi₄Ti₄O₁₅的質(zhì)量百分比；x、y取值分別為：x＝0～0.1，y＝0～0.5，x、y取值不同時為0。該SBT基壓電陶瓷采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)法經(jīng)過球磨、煅燒、成型、燒結(jié)和極化等工藝過程制備而成，可應(yīng)用于振動測量器件中。該SBT基壓電陶瓷具有高的居里溫度、壓電系數(shù)以及低的介電常數(shù)溫度系數(shù)，同時還具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性，可以采用普通化學(xué)純級原料經(jīng)傳統(tǒng)的電子陶瓷制備技術(shù)獲得，工藝成熟，流程簡單，易于實現(xiàn)，有利于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，具體涉及一種可用于500℃以下振動測量的SBT基壓電陶瓷及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機(jī)在其研發(fā)階段需要對整個裝備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和分析，通過振動測量器件采集振動信號進(jìn)行必要的頻譜處理以及包絡(luò)處理，來判斷發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)缺陷(如轉(zhuǎn)子不平衡等)以及潛在威脅。但發(fā)動機(jī)在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的溫度很高(如壓氣機(jī)外殼、附件機(jī)匣等位置的溫度通常在200℃以上)，某些內(nèi)核部位(如燃燒室附近)往往會超過300℃，需要裝載可耐高溫的振動測量器件用于發(fā)動機(jī)振動狀態(tài)的監(jiān)測。燃?xì)廨啓C(jī)由于其工作條件惡劣、各類故障頻發(fā)使得其運行安全性與穩(wěn)定性也受到極大的關(guān)注，而其中以燃機(jī)高溫部件最具代表性，也亟需耐高溫的振動測量器件對這些高溫部件進(jìn)行振動監(jiān)測來提前發(fā)現(xiàn)故障早期征兆。

壓電加速度傳感器作為常用的耐高溫振動測量器件，其核心部件是其敏感元件——壓電陶瓷。一般而言，壓電陶瓷材料的服役溫度往往被限制在其居里溫度(T_c)的3/5以下。對于壓電陶瓷這類鐵電多晶材料而言，隨著環(huán)境溫度的升高，固有偶極子的取向變化會導(dǎo)致介電常數(shù)逐漸增大，進(jìn)一步導(dǎo)致壓電系數(shù)發(fā)生漂移。因此，為了使傳感器能夠在300℃以上的高溫環(huán)境下正常工作，迫切需要居里溫度(T_c)高于500℃且具有高壓電系數(shù)(d₃₃≧14pC/N)和低介電常數(shù)溫度系數(shù)(TK_ε/500℃≦10^-2/℃)的壓電陶瓷。