压电陶瓷性能的老化与改善途径 1 压电陶瓷性能老化的定义、规律及重要性 极化处理后的压电陶瓷性能随存放时间的延长而变化的现象，称为其性能的老化(ageing)。压电陶瓷放置的时间越长，总的变化量越大，但变化的速度会逐渐减缓。这个变化是不可逆的，除非其受到新的激励和干扰(如重新人工极化处理等)，否则不会再具有原来水平的性能。一般规律是:介电常数、介电损耗、压电常数、弹性柔顺系数都变小；而频率常数、机械品质因数值变大。而发现这些性能参数的变化基本上与时间的对数呈线性关系，即 111( )( )lg( )y ty ttAy tt （1） 式中 y 代表陶瓷材料的性能参数，y (t1)是极化处理以后单位时间 t1（例如 1 天等）测得的该参数的值，y (t)是极化以后经过t 时间（例如 100 天等）后测得的值；t1 及 t 以天数或小时数表示。A 为常数，称为老化率。若取以 10 为底的对数，求得的 A 称为十倍时间老化率。显然，∣A∣越小，材料的稳定性就越好。图 1 表示了 BaTiO3 压电陶瓷性能参数的老化情况（以时间对数作横坐标的半对数作图）。可以看出随着时间的延长，变化趋缓。A 代表图线的斜率。A＞0，表示该参数随时间变大；A＜0，表示该参数随时间变小。 图 1 典型的 BaTiO3 压电陶瓷性能参数的经时变化 实验研究表明，A 的典型数值，对于谐振频率常数，在 0.05%至 1.5%之间，对于压电耦合系数与介电系数，A 值在-0.5%至-5%范围内。介电损耗的 A 为高负值，机械品质因数的 A 为较高的正值。 必须指出，式（1）只是一个近似公式。事实上，A 不是常数，否则按（1）式的变化规律，在足够长的时间以后，参数值趋向零或无穷大，而实际情况并不是这样。图 2 为代表性 PZT 压电陶瓷性能参数的老化情况。可以看出，各项参数的老化率 A 随时间有小的变化，半对数坐标作图的结果不是直线。 老化率 A 的测定方法：按照有关参数的测试方法，测出第 101 天、第 102 天、第 103 天的参数值，然后按式（1）便可算出 A 值。也可以11( )( )( )y ty ty t为纵坐标，以1lg tt 为横坐标绘出其近似直线，次直线的斜率即为 A 值。 图2 代表性锆钛酸铅压电陶瓷性能参数的经时变化 在压电陶瓷应用的诸多领域中，压电性能指标，特别是性能的稳定性决定着产品是否具有实用性和商业价值。例如，引爆用压电陶瓷性能若因长期存放变化大，就不能引爆；点火用压电陶瓷性能经时变化大，就不能点火；压...
VIP
