PZT 壓電陶瓷材料極化與壓電性能綜合測試案例

PZT 壓電陶瓷材料極化與壓電性能綜合測試案例

***高校材料實驗案列

（使用設備：ZJ-3 精密 D33 測試儀 + PZT-JH10/4 壓電極化裝置 + JKZC-YDZK03A 壓電阻抗分析儀）

一、實驗目的

對燒結、被銀后的 PZT-5H 壓電陶瓷圓片進行高溫硅油極化，并系統測試壓電常數 d33、諧振 / 反諧振頻率、介電常數、機電耦合系數 kp、機械品質因數 Qm，完成材料壓電性能完整表征。

二、實驗樣品與設備

·         樣品：PZT-5H 壓電陶瓷，φ10 mm×1 mm，雙面燒銀電極

·         極化設備：PZT-JH10/4 壓電極化裝置（10 kV/4 工位，硅油浴）

·         d33 測試：ZJ-3 精密 D33 測試儀（準靜態，量程 ×1 檔：10–2000 pC/N）

·         阻抗 / 介電測試：JKZC-YDZK03A 壓電阻抗分析儀

三、實驗流程

1. 樣品預處理

1.    檢查電極完整、無短路、無掉銀

2.    無水乙醇擦拭，烘干，室溫靜置

2. 高壓極化（PZT-JH10/4）

1.    向極化缸注入絕緣硅油，浸沒樣品架

2.    將樣品垂直放入夾具，保證電極接觸良好

3.    關閉缸蓋，設置參數：

o    溫度：100℃

o    極化場強：3.0 kV/mm

o    保溫極化時間：30 min

4.    啟動加熱，到達溫度后緩慢升壓

5.    極化結束保壓降溫至＜50℃，降壓、斷電、取出樣品

6.    樣品去油清潔，室溫放置 24 h后測試

3. 壓電常數 d33 測試（ZJ-3）

1.    開機預熱 30 min，用標準片校準

2.    量程選 **×1 檔 **

3.    樣品置于測試頭中心，保證垂直受力

4.    輕按測試鍵，讀取穩定數值

5.    每片測3 點取平均，記錄極性

4. 阻抗與機電參數測試（JKZC-YDZK03A）

1.    儀器開路 / 短路校準

2.    樣品接入測試夾具，設置測試頻率：20 Hz–5 MHz

3.    啟動掃頻，自動獲取：

o    諧振頻率 Fs、反諧振頻率 Fa

o    自由電容 CT、介電常數 εr

o    機電耦合系數 kp

o    機械品質因數 Qm

4.    導出數據與曲線

四、典型測試結果（示例）

五、結論

本案例采用PZT-JH10/4 極化 + ZJ-3 測 d33 + JKZC-YDZK03A 阻抗分析的標準流程，可穩定、高效完成 PZT 系列壓電陶瓷的極化處理與全參數表征，數據滿足材料研發、工藝優化、出廠檢驗與科研論文使用