壓電陶瓷-金屬阻尼復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、以銅粉和超細(xì)BaTiO3粉體為原料，采用球磨混粉、冷壓成型、熱壓燒結(jié)工藝制備了BaTiO3/Cu復(fù)合材料；采用非自發(fā)形核表面淀積工藝對(duì)超細(xì)BaTiO3粉體實(shí)施了Cu2O包覆處理，并制備了Cu2O包覆BaTiO3/Cu復(fù)合材料。采用XRD、OM、SEM、EDS、XPS對(duì)復(fù)合材料的顯微組織進(jìn)行了研究；采用室溫拉伸、室溫壓縮等方法研究復(fù)合材料的力學(xué)性能，采用SEM對(duì)斷口形貌進(jìn)行了分析；采用動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀（DMA）對(duì)復(fù)合材料的溫度阻尼特性、溫度

2、儲(chǔ)能模量特性和應(yīng)變阻尼特性進(jìn)行了測(cè)試，并分析了不同體系復(fù)合材料阻尼產(chǎn)生機(jī)制。
　　對(duì)BaTiO3/Cu和Cu2O包覆BaTiO3/Cu復(fù)合材料的SEM和EDS分析表明，當(dāng)BaTiO3陶瓷顆粒含量較低時(shí)，顆粒分布均勻彌散，界面結(jié)合良好，隨著含量增加，陶瓷顆粒傾向于連接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；Cu2O覆層包裹完整，覆層無(wú)雜質(zhì)，包覆后陶瓷粉體的尺寸約為0.3～1.5μm。
　　對(duì)于Cu2O包覆BaTiO3/Cu復(fù)合材料，當(dāng)陶瓷含量較低時(shí)，

3、提高抗拉強(qiáng)度隨陶瓷含量增加而提高；延伸率隨陶瓷含量增加呈下降趨勢(shì)；抗壓強(qiáng)度隨陶瓷含量增加略有降低，而相對(duì)壓縮率下降顯著。從斷口形貌分析，低陶瓷含量的復(fù)合材料具有局部韌性斷裂的特征。
　　BaTiO3/Cu復(fù)合材料的溫度阻尼特性為：在室溫～130℃，材料的內(nèi)耗值幾乎不隨溫度變化，超過(guò)130℃內(nèi)耗值大幅下降，且低頻時(shí)內(nèi)耗值與溫度的依賴關(guān)系更為明顯；Cu2O包覆BaTiO3/Cu復(fù)合材料溫度阻尼特性為：內(nèi)耗值隨溫度升高先減小，超過(guò)120

4、℃大幅增加，且隨頻率增加阻尼性能提高；兩者的應(yīng)變阻尼特性均為：隨應(yīng)變?cè)黾幼枘犸@著提高。
　　壓電陶瓷/阻尼復(fù)合材料存在位錯(cuò)阻尼、界面阻尼、氧缺位耗散和壓電—導(dǎo)電耗散機(jī)制。高陶瓷含量的BaTiO3/Cu和Cu2O包覆BaTiO3/Cu復(fù)合材料中均出現(xiàn)在應(yīng)力誘導(dǎo)下氧缺位擴(kuò)散所致的內(nèi)耗的極大。在Cu2O包覆BaTiO3/Cu復(fù)合材料中，壓電—導(dǎo)電內(nèi)耗機(jī)制的理論溫度阻尼特性與真實(shí)溫度阻尼特性在BaTiO3居里點(diǎn)以下有較好的對(duì)應(yīng)和一致性，證