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制作壓電陶瓷萊斯利J.Bowen和肯尼思W.法國,材料Systems公司53Hillcrest路,康科德,碩士01742摘要在材料研究實(shí)驗(yàn)室,賓州州立大學(xué)研究已經(jīng)證明改進(jìn)水聽器表現(xiàn)的潛力使用壓電的制陶藝術(shù)/聚合物合成物.為這些合成物,材料系統(tǒng)有成本效益的制造業(yè)技術(shù)正追求一制陶藝術(shù)的制造接近注射模塑.本文簡(jiǎn)要概述主要特征的陶瓷注塑成型工藝,接著介紹的方式和方法可以被用來制造壓電陶瓷/聚合物復(fù)合材料.性能和應(yīng)用注塑壓電陶瓷與常規(guī)加工材料.簡(jiǎn)介壓電的制陶藝術(shù)/聚合物合成物給予關(guān)于單相陶瓷和聚合物階段制陶藝術(shù)壓電的材料在遙感和實(shí)際應(yīng)用兩方面設(shè)計(jì)多技能和表現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。這些合成物已經(jīng)在以及發(fā)展的海軍應(yīng)用高分辨醫(yī)學(xué)超聲中找出使用.在過去13年對(duì)許多實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了已建成組合配置和評(píng)價(jià).全球最成功的組合,指定1-3復(fù)合岡維爾的五線譜l有一個(gè)連在尺寸上陶瓷相(壓電纖維)控制在一個(gè)三維連通有機(jī)高分子階段.水聽器人物優(yōu)異這種復(fù)合材料可取得超過一萬倍以上的固體壓電陶瓷由適當(dāng)選擇的階段性特征和復(fù)合結(jié)構(gòu)在賓夕法尼亞州立復(fù)合材料l進(jìn)行手工調(diào)擠壓壓電陶瓷棒在跳汰及封裝環(huán)氧樹脂,然后切片到適當(dāng)?shù)暮穸群蜆O化的陶瓷.除了展現(xiàn)優(yōu)越的技術(shù)性能,這種材料,在賓夕法尼亞州工作的突出困難,編造1-3復(fù)合材料的大規(guī)模甚至為原型的目的.這些措施包括:1）把許多的許多PZT纖維排成一排在包裝期間經(jīng)過聚合物和支撐要求.2）2)在滑行期間電介質(zhì)故障,起源于遭遇在一典型大陣列.中一根或更多有缺陷纖維的重要可能性的高發(fā)生.過去五年已做了一些嘗試,以簡(jiǎn)化裝配過程1-3傳感器與有意提高制造業(yè)的可行性,并降低材料成本.早期從事固體切丁塊壓電陶瓷成為理想的配置和回填土的空間內(nèi)的一種高分子相.這項(xiàng)技術(shù)已廣泛接受了超聲醫(yī)學(xué)業(yè)生產(chǎn)高頻傳感器2.最近,纖維材料股份有限公司已證明適用其織造工藝?yán)w維復(fù)合材料向大會(huì)壓電陶瓷復(fù)合材料3.另勘探技術(shù)涉及復(fù)制的多孔面料有適當(dāng)?shù)倪B通4.為極其好刻度合成物,纖維,大約25到100pn和超過五一個(gè)尺寸與另一個(gè)尺寸之比有直徑需要來遭遇裝置表現(xiàn)目標(biāo).因此,這些困難被附加挑戰(zhàn)用形成沒有缺點(diǎn)和處理在大數(shù)量中極其好纖維構(gòu)成了.最近,研究人員在西門子公司已表明很細(xì)尺度復(fù)合材料可以產(chǎn)生一個(gè)逃犯模具技術(shù).但是,這種方法需要制作一個(gè)新的模具,每部分5.本文描述了一種新方法,壓電復(fù)合材料的制備,即:陶瓷注射成型.陶瓷注射成型技術(shù)是一種有成本效益的制備方法雙方海軍的壓電陶瓷/聚合物復(fù)合材料的制備超細(xì)規(guī)模壓電復(fù)合材料,例如那些需要高頻醫(yī)用超聲和無損評(píng)價(jià).注塑成型過程中,克服困難,裝配為主的陶瓷纖維復(fù)合成換用網(wǎng)狀預(yù)成型品陶瓷纖維陣列.除了這方面的優(yōu)勢(shì),這一進(jìn)程使得有可能建造復(fù)合傳感器具有更復(fù)雜的陶瓷元件幾何比原先設(shè)想導(dǎo)致更大的靈活性,設(shè)計(jì)為改進(jìn)的聲阻抗匹配和橫向模式取消加工工藝注塑廣泛應(yīng)用于塑料業(yè)作為一種手段,快速大量生產(chǎn),形狀復(fù)雜,在成本低.應(yīng)用陶瓷一直最成功的小型截面形狀,例如:螺紋指南,及大型復(fù)雜形狀不需要燒結(jié)密度高,如渦輪葉片鑄造刀片.最近,這一進(jìn)程已展開調(diào)查,作為生產(chǎn)工藝熱發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件6,7圖1:注射模塑過程路線.注塑成型用于PZT成型見圖1.注的熱點(diǎn)熱塑性混合陶瓷粉及有機(jī)結(jié)合成一個(gè)冷卻結(jié)晶復(fù)雜的形狀,可以形成與方便與快捷通常與塑料成型.防范措施,如硬面臨的金屬接觸面,這些都是重要的,以盡量減少金屬污染的加劇和成型機(jī)器.陶瓷的粘結(jié)劑必須拆除非破壞性地,使成為必要高固體量,嚴(yán)格控制粘結(jié)劑,拆除過程中,和正確裝夾.一旦粘結(jié)劑是拆掉,隨后射擊極化和環(huán)氧包封過程類似于常規(guī)pzti聚合物復(fù)合1.因此,過程具有以下優(yōu)點(diǎn)替代加工路線:復(fù)雜近凈形能力處理許多纖維同時(shí)發(fā)生；快速吞吐量(通常每秒)；兼容性與統(tǒng)計(jì)過程控制；低的材料浪費(fèi)；靈活應(yīng)變傳感器設(shè)計(jì)(允許變化壓電元件間距和形狀)；成本低,在中度到高度卷.總的來說,由于高的初始成本,工裝,陶瓷注射成型是最好的應(yīng)用復(fù)雜形狀零件需要低成本高產(chǎn)量制造和評(píng)價(jià)采取這種辦法,編造1-3壓電復(fù)合載在圖2a,它說明了壓電陶瓷預(yù)制棒的概念,光纖定位是實(shí)現(xiàn)以共同塑造積分陶瓷基地.聚合物后封裝在陶瓷拆除磨.除了處理許多纖維這預(yù)制棒做法使廣大緯度在選擇壓電陶瓷元件幾何形狀的綜合性能優(yōu)化.工具的設(shè)計(jì)是成功的重要注塑壓電陶瓷復(fù)合材料.辦法列于圖2b用途形工具刀片允許改變部分設(shè)計(jì),又不過分更換工具成本.圖2c顯示了個(gè)體預(yù)制棒配置,能夠形成較大的陣列圖2:預(yù)制棒的方法綜合加工.在實(shí)踐中,材料成型參數(shù)必須優(yōu)化整合注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)完整的預(yù)制彈射后成型.關(guān)鍵參數(shù),包括:壓電/粘合劑比,壓電元件直徑和錐形,基地PZT的厚度,刀具表面光潔度,而塑造的一部分彈射機(jī)制設(shè)計(jì).為了評(píng)價(jià)這些工藝參數(shù),又不過分工具