[实用新型]高温压力一体老化试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及压电材料的老化领域，特别是压电材料的温度和压力老化。

背景技术

压电材料通常包括压电陶瓷和压电晶体，是一类重要的功能型无机非金属材料，可作为敏感元件广泛用于制作各种压电器件，如陶瓷驱动器、声波谐振器及滤波器、陀螺、加速度计等。压电材料在应用于器件前，必须经过长时间的温度和压力老化过程，以促使其压电性和介电性能趋于稳定，这样才能保证器件的稳定性。目前常温-150℃以内应用的压电材料一般采用时间老化的方式促使其性能稳定，即常温常压下静置三个月再检验出厂。高温（150-1000℃区间）应用的压电材料一般采用温度老化的方式促使其性能稳定，即高温常压下静置48h再检验出厂。而压力老化一般随器件进行，在装配器件后将器件进行时间老化。同时，现有文献报道压力老化方面的内容非常少，而作为压电陶瓷和传感器生产厂家的公司发现，压力老化是非常重要的工序，是严重影响传感器稳定性的必要措施。

因此，为了压电材料趋于稳定的过程，缩短其老化需要的时间，本实用新型提出一种温度压力一体老化装置，可将压电材料在设定温度和压力下同时老化，模拟其在器件内的使用环境，保证其作为敏感元件的稳定性。同时该装置可用于压力老化的科学研究，方便设置老化工艺和更换试样尺寸。

发明内容

本实用新型的任务是针对现有技术存在的不足之处，提供一种温度可控，适用范围宽，老化效率高的高温压力一体老化试验装置。该高温压力一体老化试验装置将温度老化和压力老化相结合，缩短老化工艺周期，提高压电材料压电和介电性能的稳定性，提高压力老化在压电材料老化工艺中的重要性。

本实用新型的上述目的可以通过以下具体措施来达到，种高温压力一体老化试验装置，具有一个矩形体耐高温箱1，其特征在于：耐高温箱1底部固定有根据压电材料产品形状和数量，按线阵排列的芯柱2，排布在耐高温箱1侧壁的加热丝3构成加热器，该加热器通过热电偶4反馈和温度控制器5控制。

本实用新型具有如下有益效果。

温度、压力可控。本实用新型通过温度控制器实现温度的独立可控调节，通过力矩扳手实现压力的可控调节。即：温度调节范围室温-1200℃；压力调节范围0-20N·m；实现产品的温度老化、压力老化和温度压力耦合老化。

适用范围宽。本实用新型根据产品内径、形状、数量调节芯柱的样式和数量，采用按线阵排列的芯柱，可用于带孔或者穿孔平面结构的压电材料的温度、压力或者温度压力耦合老化实验和生产任务。也适用于形状需为环形、方形带通孔等有孔的平面结构的压电材料。采用可拆卸芯柱适用于不同形状的产品。

老化效率高。本实用新型在工艺要求的时间上，压电材料同时经受压力和高温的耦合作用，加速了其老化过程，其效果是促使压电材料进一步稳定，可将自然老化过程缩短10倍以上，且老化过程更接近压电材料装配传感器后的实际应用过程，因此压电材料产品性能更加稳定。本实用新型选取经过前期实验数据积累已知其压电性初始值约为430 PC/N的PZT-51压电陶瓷材料，进行单独进行温度、压力老化，经过老化后的试验稳定值约为380 PC/N。对产品趋于性能稳定的时间（即老化周期）进行了对比，从下表1可以看出，相较与自然老化，同样老化至产品性能稳定，本实用新型将效率提高了30倍。

表1老化周期对比表

用于压电晶体或压电陶瓷压电材料高温压力老化可以实现压电材料同时在高温和压力场下的耦合老化，加速老化过程，加速其稳定过程，缩短老化周期，可促使压电材料尽快趋于稳定，缩短老化周期，提高生产效率；可提高压电材料性能在各类传感器应用中的稳定性，可方便实现压电材料在温度和压力环境下老化性能的研究；因此本实用新型可广泛应用于压电材料的科学研究，特别是老化性的研究中；可广泛应用于各类压电材料的生产中，缩短老化周期，提高生产效率，提高产品稳定性。同时本使用新型装置具有制造简单、产品适应性强、成本低便于规模化工业生产等特点。

本实用新型发明适用于各类带孔压电材料的温度压力耦合老化过程，提高其老化效率和产品的稳定性。可广泛应用于压电材料的生产领域。包括压电陶瓷和压电晶体的高温和压力老化过程试验；可实现陶瓷材料温度和压力的耦合老化。

附图说明

图1是本实用新型高温压力一体老化试验装置的构造示意图。

图中：1耐高温箱， 2芯柱，3加热丝，4热电偶，5温度控制器。

具体实施方式