[发明专利]一种钪酸铋-钛酸铅-铁酸铋三元体系压电陶瓷及其声发射传感器

权利要求书

1.一种声发射传感器，其特征在于：包括封装外壳（1）、透声层（2）、导电胶（3）、压电元件（5）、连接压电元件正电极面的引线（7）、压电元件与封装层之间的背衬层（8）、射频连接器（9）和射频同轴电缆（10）；

所述透声层（2）配置在所述封装外壳（1）的底部开口上，以将所述压电元件配置在所述封装外壳（1）中；

所述压电元件（5）上表面的正电极（6），通过引线（7）与射频连接器（9）相连；所述射频连接器（9），配置在所述封装外壳（1）上，另一端与射频同轴电缆（10）相连；

所述压电元件（5）下表面的下电极（4），通过导电胶（3）与透声层（2）连接；

所述的压电元件（5）与封装层之间填充背衬层（8）；

所述压电元件为高温压电陶瓷，化学式为：

，其中0.30≤x≤0.33，0.05≤y≤0.10，0.02≤a≤0.05，0.01≤b≤0.03，0.01≤c≤0.03。

2.根据权利要求1所述的声发射传感器，其特征在于，所述封装外壳为316不锈钢外壳，结构为圆筒状腔体；透声层为Al₂O₃陶瓷；背衬层为多孔ZrO₂；引线为云母电缆线，其中导体为绞合纯镍线，绝缘材料为耐高温纱、玻璃纤维编织或氟金云母带；高温导电胶包括耐高温银粉导电胶、石墨填充型导电胶或高温铜粉导电胶；射频连接器为SiO₂绝缘射频连接器；射频同轴电缆为SiO₂绝缘射频同轴电缆。

3.根据权利要求2所述的声发射传感器，其特征在于，所述射频连接器（9），配置在所述封装外壳（1）的侧面，射频连接器插入到封装外壳内部的端头为圆环状结构。

4.根据权利要求1所述的声发射传感器，其特征在于，压电陶瓷的制备方法包括以下步骤：

1）按化学组成为的化学计量比称取原料，所述原料为Bi、Sc、Pb、Ti、La、Fe、Ga、Mn的氧化物，通过湿法球磨混合均匀；

2）将球磨后的混合料烘干，预烧；

3）将预烧的粉料研磨过筛，加入粘合剂造粒，压制成型，并进行排胶处理得到陶瓷素胚；

4）将陶瓷素胚高温烧结，得到陶瓷片；

5）将烧结完成的陶瓷片被银；

6）将被银后的陶瓷片进行电极化。

5.根据权利要求4所述的声发射传感器，其特征在于，步骤1）中，在原料中加入乙醇进行湿法球磨，加入量为25mL/10g混合料，球磨时间为24小时。

6.根据权利要求4所述的声发射传感器，其特征在于，步骤2）中，烘干温度为60-70℃，预烧温度为800℃，预烧时间为2h。

7.根据权利要求4所述的声发射传感器，其特征在于，步骤3）中，预烧粉料研磨过60目筛，粘合剂选用含量为5%的PVA水溶液或石蜡，排胶温度为500-600℃，时间为2-4h，成型素胚的尺寸为直径10mm，厚1.2mm。

8.根据权利要求4所述的声发射传感器，其特征在于，步骤4）中，烧结温度为1050℃，烧结时间为2h。

9.根据权利要求4所述的声发射传感器，其特征在于，步骤5）中，被银烧结的温度为560℃，时间为0.5h；步骤6）中，电极化在硅油中进行，极化场强为4.5-5kV/mm，极化温度为80℃，极化时间为0.5h。