Herstellung und Charakterisierung von PZT-Keramiken unter Gleichfeldbeanspruchung (A 02)

恒定场应力下 PZT 陶瓷的生产和表征 (A 02)

基本信息

  • 批准号:
    5394919
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Collaborative Research Centres
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2002-12-31 至 2009-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Gegenstand der Forschungsarbeiten im Teilprojekt A2 in der ersten Antragsperiode war die Erforschung der Auswirkungen von Mischkristallzusammensetzung und Dotierungen auf die elektromechanischen Eigenschaften von PZT-Keramiken. In Zusammenarbeit mit den Projekten B1 (Eichel / Dinse), B2 (Balogh) und B3 (Kleebe / Fueß) wurde gezeigt, welche Korrelationen zwischen der Defektstruktur, der Phasenzusammensetzung, der Mikrostruktur und den Eigenschaften bestehen. Es wurde dargelegt, dass die elektromechanischen Eigenschaften wesentlich von den strukturellen Eigenschaften beeinflusst werden. Für eine quantitative Abschätzung der dabei wirksamen Dehnungsmechanismen – dem piezoelektrischen Effekt und den Reorientierungen von Domänen – wurde ein Berechnungsverfahren auf der Grundlage von Messungen der makroskopischen Dehnung und in situ Röntgenmessungen entwickelt (mit B3, Kleebe / Fueß). Die Möglichkeiten der Beeinflussung der Dehnungseigenschaften über Herstellungsparameter wurden anhand von Studien über die Auswirkungen von Gefüge und Sintertemperatur dargestellt. Die Auswirkungen einer Codotierung auf Gefüge und elektromechanische Eigenschaften wurden in umfangreichen Messreihen analysiert. Hinsichtlich der Effekte einer Codotierung auf die Gefügeentwicklung konnte eine Korrelation zum Bleileerstellengehalt nachgewiesen werden.Aufbauend auf diesen Ergebnissen soll in der nächsten Antragsperiode die Degradation der elektromechanischen Eigenschaften unter dem Einfluss einer Ansteuerung mit hoher Gleichspannung in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit untersucht werden. Aus den Ergebnissen sollen Schlussfolgerungen gezogen werden, wie durch Wahl von geeigneten Materialien (hinsichtlich Defekt- und Mikrostruktur) und Bedingungen für Polung und Ansteuerung Schädigungen minimiert bzw. vermieden werden können. Zunächst muss dabei jedoch geklärt werden, in welcher Form bei der elektrischen Ansteuerung von PZT-Keramiken mit Gleichspannung eine Schädigung auftritt. Die Art des Mechanismus – Schädigung durch Mikrorissbildung, E-Feld bedingte Veränderungen der Defekt- und Mikrostruktur oder Schädigung der Elektrodengrenzfläche – soll identifiziert werden. Nach den Erfahrungen in Teilprojekt D1 (Rödel / Granzow) treten bei bipolarer Zyklierung Kombinationen verschiedener Schädigungsmechanismen auf. Methodisch werden daher zwei Richtungen verfolgt, um zwischen den Schädigungsmechanismen zu unterscheiden. Zum einen sollen gleichspannungsbelastete Proben durch mechanische und bruchmechanische Experimente charakterisiert werden. Mit diesen Versuchen soll – weitgehend unbeeinflusst von den anderen Schädigungsmechanismen – eine gleichspannungsinduzierte Mikrorissbildung und –ausbreitung nachgewiesen werden. Zum anderen wird die Veränderung der elektromechanischen Eigenschaften durch die Gleichspannungsbelastung charakterisiert. Aus diesen Messungen ist die Art des Schädigungsmechanismus nicht ohne weiteres erkennbar. Daher soll versucht werden durch systematische Variation von Versuchsparametern Bedingungen zu finden, bei denen jeweils einer der Schädigungsmechanismen dominiert. Diese Untersuchungen erfolgen in Zusammenarbeit mit den Projekten B1 (Eichel / Dinse), B2 (Balogh), B3 (Kleebe / Fueß), D1 (Rödel / Granzow) und B7 (v. Seggern / Klein). Für beide Ansätze soll zunächst eine tragfähige Methodik entwickelt werden. Nach der Etablierung von geeigneten Untersuchungsmethoden sollen durch eine gezielte Änderung der Materialparameter Zusammensetzungen mit schädigungsunempfindlichen Defekt- und Mikrostrukturen identifiziert werden.
A2 项目的研究工作是在 PZT-Keramiken 的电气机械特征研究中进行的。在项目 B1 (Eichel / Dinse)、B2 (Balogh) 和 B3 (Kleebe / Fueß) 项目中,与 Defektstruktur、Phasenzusammensetzung、Mikrostruktur 和 Eigenschaften bestehen 相关的相关关系。这是因为,电气机械特征是由结构特征决定的。用于大范围测量的定量分析机械装置 – 压电效应和 Domänen 的重新定向 – 在宏观测量的基础上进行测量和现场测量(麻省理工学院 B3,Kleebe / Fueß)。温度变化和温度变化的影响因素包括温度参数和温度参数。在 umfangreichen Messreihen analysiert 中进行分析和电气机械特征研究。与电气设备特性相关的相关性的影响因素。 电气机械特性退化的影响因素 einer Ansteuerung mit hoher Gleichspannung in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit untersucht werden. Aus den Ergebnissen sollen Schlussfolgerungen gezogen werden, wie durch Wahl von geeigneten Materialien (hinsichtlich Defekt- und Mikrostruktur) and Bedingungen für Polung und Ansteuerung Schädigungen minimiert bzw. vermieden werden können。请参阅 PZT-Keramiken 和 Gleichspannung eine Schädigung auftritt 的电气安装形式。机械艺术 – 微结构设计、防卫和微结构设计或电气设计 – 完全可识别。 Teilprojekt D1 (Rödel / Granzow) 中的 Nach den Erfahrungen 是双极 Zyklierung Kombinationen verschiedener Schädigungsmechanismen auf。 Methodisch werden daher zwei Richtungen verfolgt, um zwischen den Schädigungsmechanismen zu unterscheiden。 Zum einen sollen gleichspannungsbelastete Proben durch mechanische und bruchmechanische Experimente Charakterisiert werden. Mit diesen Versuchen soll – weitgehend unbeeinflusst von den anderen Schädigungsmechanismen – eine gleichspannungsinduzierte Mikrorissbildung und –ausbreitung nachgewiesen werden。 Zum anderen wird die Veränderung der elektromechanischen Eigenschaften durch die Gleichspannungsbelastung Charakterisiert. Aus diesen Messungen ist die Art des Schädigungsmechanismus nicht ohne weiteres erkennbar.系统参数的变化是由于系统中的参数变化而导致的,这是由机械装置主导的珠宝。 Diese Untersuchungen erfolgen in Zusammenarbeit mit den Projekten B1 (Eichel / Dinse), B2 (Balogh), B3 (Kleebe / Fueß), D1 (Rödel / Granzow) und B7 (v. Seggern / Klein). Für beide Ansätze soll zunächst eine tragfähige Methodik entwickelt werden。 Nach der Etablierung von geeigneten Untersuchungsmethoden sollen durch eine gezielte nderung der Materialparameter Zusamensetzungen mit schädigungsunempfindlichen Defekt- und Mikrostrukturen identifiziert werden.

项目成果

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