陶瓷/金属功能梯度压电驱动器的微结构设计与熔浸法制备研究

利用金属作为第二相制备了陶瓷/金属功能梯度压电驱动器。首先建立陶瓷/金属复合材料介电、压电性能的相关理论模型，在此基础上应用层合板理论和有限元软件进行陶瓷/金属功能梯度微结构的优化设计。在实验制备中，为了避免陶瓷/金属复合材料在氧化气氛中烧结时金属发生氧化变质，发展了先以有机物燃烧法制备陶瓷/孔隙梯度结构，然后在保护气氛下用熔浸法渗入金属的两步法制备技术，以便用普通金属合成压电陶瓷/金属复合材料。陶瓷/金属功能梯度压电驱动器不但解决了传统的双晶片型压电驱动器中陶瓷/金属粘结界面开裂失效问题，而且与压电陶瓷中添加异类第二相陶瓷合成的介电型或电阻型功能梯度结构压电驱动器相比，金属第二相的引入有效提高了驱动器的断裂韧性和基体强度，并且可以提供中心电极制备成双晶片型驱动器。这种新型的压电驱动器在运行可靠性及使用寿命上均得到明显提高，有着广阔的市场前景。