PZT95/5粉体的冲击合成反应机理初探

 采用柱面冲击波回收装置，通过炸药爆轰产生的冲击波作用于Pb₄O₃、ZrO₂和TiO₂混合物粉体以合成PZT95/5粉体。通过对回收粉体进行的X射线衍射（XRD）分析，并结合冲击波理论，从实验和理论两个方面探讨了PZT粉体的合成机理和过程。结果表明，PZT的合成反应与Pb₃O₄的分解反应几乎同时进行，由于冲击波的特殊性，系统的温度和压力能同时满足Pb₃O₄分解和PZT合成的反应热力学条件，由Pb₃O₄分解的PbO一旦形成，就立刻与ZrO₂、TiO₂等氧化物反应生成PZT；冲击波合成PZT粉体属于特殊的固相反应，物质的扩散速度和反应速度大大提高。     

PZT 95/5铁电陶瓷的冲击压缩Hugoniot特性研究

 采用一级气体炮加载装置,利用加窗VISAR技术,对极化和未极化两种状态的PZT 95/5铁电陶瓷进行了逆向冲击实验,在0.52~3.8 GPa冲击压力范围内,得到了PZT 95/5铁电陶瓷两种状态的σ-u关系。对比文献已有实验数据显示,PZT 95/5铁电陶瓷的Hugoniot曲线与初始密度值密切相关,高密度的PZT 95/5铁电陶瓷在0~3.0 GPa压力范围内的σ-u关系接近线弹性,较低压力下不同极化状态的Hugoniot数据表明,PZT 95/5铁电陶瓷发生了冲击相变。     

PZT 95/5陶瓷电致失效机理研究

对PZT 95/5陶瓷在直流电场、脉冲方波电场以及半正弦波电场作用下的失效机理进行了理论和实验分析.结果表明:在直流作用下,其失效机理以热-电耦合失效为主;而在脉冲电场作用下,考虑振动冲击效应以及相关的力谱分布,脉宽越短,能量向高频偏移,越可能发生力-电耦合失效;当脉宽增加,PZT 95/5陶瓷失效机理将从力-电耦合失效逐步转变成直流失效模式. 关键词： PZT 95/5 失效机理 直流电场 脉冲电场     

冲击加载下PZT 95/5铁电陶瓷的脉冲大电流输出特性

极化了的PZT 95/5铁电陶瓷在冲击波作用下发生铁电相到反铁电相的结构相变，释放出被束缚的电荷，流经外电路，形成脉冲电流.基于这一原理，针对低感、低阻负载的要求，对PZT 95/5铁电陶瓷 LRC电路响应进行了理论分析，并开展了实验研究.实验采用多组PZT 95/5铁电陶瓷并联，获得了前沿小于500ns，峰值大于5kA的大电流. 关键词： PZT 95/5铁电陶瓷 冲击波 爆电电源     

冲击波加载下PZT 95/5铁电陶瓷的电阻率研究

利用炸药爆炸产生的平面冲击波,研究了垂直模式冲击波加载下PbZr_0.95Ti_0.05O₃ (PZT 95/5)铁电陶瓷冲击波压缩区域的电阻率变化.在建立的模型中考虑了冲击波压缩区域的有限电阻率,计算结果表明：在压力约2.0GPa,负载短路的条件下,PZT 95/5铁电陶瓷冲击波压缩区域的电阻率从初始10⁷—10¹¹Ωcm迅速降到最小值约40Ωcm,然后基本保持在120—140Ωcm之间. 关键词： PZT 95/5铁电陶瓷 冲击波 电阻率     

冲击波加载下PZT 95/5铁电陶瓷的电阻率研究

利用炸药爆炸产生的平面冲击波，研究了垂直模式冲击波加载下PbZr_0.95Ti_0.05O₃ (PZT 95/5)铁电陶瓷冲击波压缩区域的电阻率变化.在建立的模型中考虑了冲击波压缩区域的有限电阻率，计算结果表明：在压力约2.0GPa，负载短路的条件下，PZT 95/5铁电陶瓷冲击波压缩区域的电阻率从初始10⁷—10¹¹Ωcm迅速降到最小值约40Ωcm，然后基本保持在120—140Ωcm之间.     

PZT95／5陶瓷冲击电流输出性能

PZT95／5陶瓷是锆钛比为95：5的锆钛酸铅铁电陶瓷。利用垂直极化的PZT95／5陶瓷，在冲击加载时，陶瓷材料发生铁电／反铁电相变，剩余极化强度消失，释放出被束缚的电荷，电荷流经阻性外电路负载，形成电流输出的性能，可制作恒流型脉冲电源。本文对外电路为短路状态条件下PZT95／5陶瓷冲击放电的电流输出性能进行了研究。     

斜入射冲击波加载下PZT95/5铁电陶瓷的放电特性研究

 研究了冲击波倾斜入射PZT95/5铁电陶瓷时的放电特性。结果表明,在小负载条件下,随着入射倾斜角的增加,PZT95/5铁电陶瓷放电电流波形前沿变缓,脉宽时间增加,波形从单脉冲方波演变成梯形波,甚至锐变成三角波。     

PZT－95／5压电陶瓷的冲击波活化改性研究

研究了冲击波对ＰＺＴ－９５／５压电陶瓷的活化改性作用，对ＰＺＴ－９５／５粉末及块状材料进行动态冲击波加载。实验表明：在合适的条件下，冲击波作用可提高样品的密度ρ，压电应变常数ｄ３３，介电常数ε，降低介电耗损系数ｔｇδ％。通过对样品进行Ｘ射线衍射，扫描电镜ＳＥＭ、透射电镜ＴＥＭ和Ｘ射线光电子能谱ＸＰＳ等微观测试分析，揭示了冲击波改性的机理主要是：晶粒细化，晶界破坏，孔隙增多，缺陷增多，相变产生等，从而达到对样品改性的作用     

低密度PZT-95/5陶瓷流体静压相变实验研究

 采用常规的氧化物陶瓷生产工艺与多孔化技术相结合的方法，制作出不同密度的PZT-95/5陶瓷样品，进行流体静压相变实验。研究发现，陶瓷材料的铁电-反铁电相变与陶瓷中气孔的存在有密切的关系，运用气孔塌陷假设或者边缘剪切假设可以对此现象进行定性解释，研究结果与美国圣地亚实验室的相似研究结果一致。     

静电场中多孔PZT95/5铁电陶瓷的通道电-机械击穿模型及分析

作为爆电电源的多孔PZT95/5铁电陶瓷具有极为重要的工程应用背景,但它在强电场作用下易发生电击穿失效,从而影响其放电效率,甚至造成电源失效。基于多孔PZT95/5铁电陶瓷材料在外电场作用下内部形成导电通道以致电失效的机制,通过通道内部局部放电及通道电-机械击穿机理,建立了导电通道诱导的多孔铁电陶瓷的电击穿模型并进行了相关的理论分析。基于本模型,给出了不同孔隙率下铁电陶瓷的电击穿临界电场强度,预测结果与实验测试结果吻合良好,且材料孔隙率越大,内部电击穿通道的特征尺寸越大,导致铁电陶瓷材料的电击穿临界场强显著降低。     

PZT-95/5压电陶瓷的冲击波活化改性研究

 研究了冲击波对PZT-95/5压电陶瓷的活化改性作用，对PZT-95/5粉末及块状材料进行动态冲击波加载。实验表明：在合适的条件下，冲击波作用可提高样品的密度ρ，压电应变常数d₃₃，介电常数ε，降低介电耗损系数tg δ%。通过对样品进行X射线衍射，扫描电镜SEM、透射电镜TEM和X射线光电子能谱XPS等微观测试分析，揭示了冲击波改性的机理主要是：晶粒细化，晶界破坏，孔隙增多，缺陷增多，相变产生等，从而达到对样品改性的作用。