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大位移量、高精度压电陶瓷片及组件

技术简介

       压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料,被广泛应用在航空航天、遥感探测、无损探伤、医疗卫生、气象探测、地震探测、地质勘探等领域,以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。应用于激光惯导系统的激光陀螺仪具有全固态、可靠性高、灵敏度高等优点,是定位定向姿态系统、惯性天文组合导航系统和旋转调制管道系统的理想部件,其核心元部件—激光腔长补偿片和抖动轮抖动片采用压电陶瓷制作而成。压电材料的性能对激光陀螺的精度起到了决定性的作用。为满足使用要求压电陶瓷材料必须要有很高的压电应变常数,较大的弹性模量,这样可以实现在较低的激励电压下即可产生可观的微位移量;同时考虑到工作的稳定性又要具有较高的居里温度。目前,本单位采用锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷为基础,为获得更优良的压电性能和力学性能,在PZT的基础上进行多种元素的掺杂,通过独特的合成、烧结和极化工艺来制备具有大位移量的压电陶瓷材料。


技术指标

压电应变常数d33≥650 pC/N;

弹性柔顺系数S11E值≤1.7×10-11 m2/N;

介电损耗tanδ≤2 %;

居里温度TC>280℃。


技术特点

1.掌握了多种元素掺杂对配方影响的规律,可以按照性能要求选用材料和配方;

2.采用独特的磨料工艺使粉料细化;

3.根据原料的特点和化学反应原理采用分步合成技术得到稳定的陶瓷粉料;

4.根据烧结传质过程的特点,得到高致密度的陶瓷;

5.采用高温极化工艺,充分发挥材料的压电性能。

       目前,国内厂家研制的压电陶瓷产品基本能够满足器件的的功能和性能要求,但是生产质量多有波动。在面对激光陀螺对压电陶瓷新要求的情况下,这些产品便显出位移量小,带载能力小等问题,不能满足器件水平发展提出的更高要求,例如,压电应变常数d33小于650 pC/N,居里温度小于250℃。本单位通过不断地材料研发和工艺攻关使压电陶瓷材料的水平不断提高,压电陶瓷的性能可以满足激光陀螺器件发展的新要求。


预期效益

      通过本项目的转化,为民用激光陀螺器件和其它压电陶瓷应用领域提供高性能和稳定性的材料,可以推动民用激光陀螺器件生产和应用的快速发展,具有可观的经济效益和社会效益。