PZT压电陶瓷的内应力效应的分析

论文摘要

本文在压电陶瓷基本理论的基础上,以锆钛酸铅固溶体系统（PbZr1-xTixO3,PZT）压电材料为主要研究对象,讨论了陶瓷材料各种压电、介电参数在空间分布的各向异性问题。同时在一些具体实验现象的引导下,结合PZT材料的热力学理论,利用XRD、热膨胀分析以及计算机模拟等研究手段,研究了含有ZrO2的PZT压电材料的各种内应力模型。并在综合分析各模型实验条件的前提下,分别对其作出了更进一步的改进,使得各种误差因素得以控制,使各应力模型更具现实意义。同时讨论了PZT陶瓷材料的电极化问题。在电畴完全转向情况下的一些电极化理论的基础上,推导出了电畴不完全转向这一现实条件下,转向后极化强度矢量关于外加电场方向在空间分布函数的具体表达式。为了验证所推导出的结果,利用Monte Carlo方法以及MATLAB工具,在计算机上编制程序,对电畴不完全转向这一理论过程进行了模拟,其结果与所推导出的分布函数表达式能够很好的符合。综合各种模型,计算了含有ZrO2摩尔百分比分别为2%～8%的PZT陶瓷材料的压电系数在等静压应力、电极化等因素综合作用下的理论变化曲线,与实验测得曲线变化趋势基本一致。d33

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 压电陶瓷及PZT 基压电材料概述
• 1.1 压电陶瓷简介
• 1.2 压电基本原理
• 第二章 PZT 材料各种参数的各向异性
• 2.1 坐标系变换
• 2.2 张量的变换
• 第三章 PZT 的热力学理论
• 3.1 铁电畴
• 3.2 热力学理论
• 3.3 PZT 的热力学理论
• 第四章 PZT 材料的各种应力模型
• 4.1 PZT 内应力测算的XRD 方法
• 4.1.1 不同种材料的相同晶面指数
• 4.1.2 不同材料的不同晶面指数
• 4.1.3 实际算例
• 4.2 热膨胀模型
• 4.3 热膨胀结合计算机模拟
• 4.3.1 一级近似
• 4.3.2 多级近似
• 第五章 PZT 陶瓷材料的电极化问题
• 5.1 电畴完全转向
• 5.2 电畴不完全转向
• 5.3 实际应用
• 第六章 总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢