一類(lèi)是用于機(jī)電和電聲轉(zhuǎn)換的陶瓷材料,這些壓電陶瓷換能器材料具有較高的機(jī)電耦合系數(shù),在準(zhǔn)靜態(tài)下,若沒(méi)有特寬和特窄的頻率帶寬要求,信號(hào)的幅度屬于小到中等檔次時(shí)則可以用這類(lèi)壓電陶瓷材料。這類(lèi)材料內(nèi)有介電常數(shù)分別為(1000—2000)和(2000—5000)兩類(lèi),介電常數(shù)較高的一類(lèi)壓電陶瓷材料居里溫度,和矯頑場(chǎng)都要比介電常數(shù)小的材料低,這樣影響了它使用的溫度和幅度范圍。
二類(lèi)材料為低QIll值寬帶壓電陶瓷材料。這類(lèi)材料具有低Qlll值的特點(diǎn),可以制成性能特別優(yōu)良的超聲換能器,在材料測(cè)試設(shè)備和超聲分析設(shè)備上,這些材料的介電常數(shù)有的很高,在3000左右,有的很低在300左右,這些材料的阻抗能和所需的頻率相匹配。
三類(lèi)材料是大功率壓電陶瓷材料和引燃引爆壓電陶瓷材料,一般的壓電陶瓷,由于電疇的運(yùn)動(dòng)的損耗隨電場(chǎng)的強(qiáng)度,和機(jī)械應(yīng)力的變大,而其損耗也急劇增大,而且越來(lái)越顯著,在大功率下,陶瓷會(huì)發(fā)熱,甚至被燒毀,在大功率陶瓷中,由于加進(jìn)了特殊的摻雜物,電疇運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定了,陶瓷片能在大功率下正常工作。
對(duì)于發(fā)射性換能器壓電陶瓷材料,首先要滿(mǎn)足大功率、高效率的要求,要求材料有高壓電常數(shù)g31,高機(jī)電耦合系數(shù)Kp和高介電常數(shù),另一方面要求材料有高矯頑電場(chǎng)Ec,機(jī)械強(qiáng)度好,介電損耗tan6小,機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm大。
對(duì)于接受型換能器壓電陶瓷材料要求靈敏度高,機(jī)電耦臺(tái)系數(shù)Kp和介電常數(shù))要大,并且要有好的溫度和時(shí)間穩(wěn)定性,壓電常數(shù)g31要大。而對(duì)于超聲清洗機(jī)上使用的換能器屬于大功率換能器,在使用過(guò)程中有4種因素對(duì)換能器的損壞大,它們是:絕緣破壞;應(yīng)力破壞;熱破壞;疲勞破壞。
因此在材料配方選擇時(shí)要考慮:對(duì)高的電輸入功率要穩(wěn)定。從材料特性來(lái)看,要求矯頑電場(chǎng)Ec大且機(jī)械強(qiáng)度高。電氣一超聲轉(zhuǎn)換效率高,即材料的機(jī)電耦合系數(shù)要大。耐熱性好,即材料的溫度系數(shù)要小,居里點(diǎn)要高。經(jīng)時(shí)穩(wěn)定性要好。