一種高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒、制備方法、應(yīng)用及測(cè)壓傳感元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及穩(wěn)壓測(cè)壓技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒、制備方法、應(yīng)用及測(cè)壓傳感元件。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦鋯酸鉛(TZP)陶瓷(Pb(Til_xZrx)03)是最重要的一種壓電晶體，具有居里點(diǎn)高，溫度穩(wěn)定性和耐久性好、形狀靈活等特點(diǎn)；TZP陶瓷具有敏感的特性，其機(jī)電偶合系數(shù)可高達(dá)0.313?0.694，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)也較大，可以將極其微弱的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào);壓電陶瓷在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的形變量很小，最多不超過(guò)本身尺寸的千萬(wàn)分之一，因此在精密儀器和機(jī)械的控制等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
[0003]用于測(cè)壓元件的穩(wěn)壓棒在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用很廣，尤其在低壓(<100MPa)下的產(chǎn)品種類(lèi)繁多。但是對(duì)超高壓沖擊波，其作用時(shí)間極短(<3ys)，沖擊波壓力高達(dá)(600?2000MPa)，若直接作用于壓電晶體，則壓電晶體很難承受。故長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外一直探尋用一種內(nèi)耗值很大的材料，即高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒，它先吸收(緩沖)超高壓沖擊波的動(dòng)能，然后再將瞬間動(dòng)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定持續(xù)(10?30ys)的穩(wěn)定壓力波，再將此穩(wěn)定壓力波傳給與之匹配的壓電晶體以完成測(cè)壓工作。遺憾的是，近70年來(lái)，材料科學(xué)研究者特別是金屬材料研究者對(duì)高內(nèi)耗材料的理論和實(shí)踐研究非常不夠，導(dǎo)致適用于超高壓沖擊波下的測(cè)壓元件-穩(wěn)壓棒遲遲未能問(wèn)世。所以，本發(fā)明對(duì)超高壓沖擊波下的測(cè)壓元件材料的制備和研究具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒、制備方法、應(yīng)用及測(cè)壓傳感元件，所制得的穩(wěn)壓棒具有高的內(nèi)耗值，較高的密度和強(qiáng)度，對(duì)聲波和高壓沖擊波的阻尼效果顯著，為一切爆炸沖擊波的超高壓沖擊波測(cè)壓元件提供一種性能優(yōu)異的穩(wěn)壓部件。
[0005]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒，其米用燒結(jié)Pb-Sn合金材料制作而成，該燒結(jié)Pb-Sn合金材料成分為質(zhì)量比為1:1的Pb純金屬粉末和Sn純金屬粉末。
[0006]所述Pb純金屬粉末和Sn純金屬粉末粒度相同、粒度組成曲線(xiàn)相近、顆粒形狀相近。
[0007]所述Pb純金屬粉末和Sn純金屬粉末均為氮?dú)忪F化的近球形顆粒的粉末，粒度均為-320?325目，且兩種粉的粒度組成曲線(xiàn)相近。
[0008]—種高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒的制備方法，有如下步驟:
1)原料備制:準(zhǔn)備質(zhì)量比為1:1的Pb純金屬粉末和Sn純金屬粉末的原料，將該原料進(jìn)行混合構(gòu)成混合料；
2)酸洗及烘干:將混合料用鹽酸進(jìn)行酸洗，鹽酸與混合料的體積比為1:1，酸洗后進(jìn)行真空烘干；
3)熱壓燒結(jié):將烘干后的混合料進(jìn)行熱壓燒結(jié)成坯件，將該坯件進(jìn)行機(jī)械加工即得本發(fā)明高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒。
[0009]所述I)步驟中，Pb純金屬粉末和Sn純金屬粉末均為氮?dú)忪F化的近球形顆粒的粉末，粒度均為-320?325目，且兩種粉的粒度組成曲線(xiàn)相近。
[0010]所述I)步驟中，原料混合采用加入細(xì)棒的棒磨混料方式，棒磨混料時(shí)間為1-2小時(shí)。
[0011 ]所述2)步驟中，混合料用50 %的鹽酸進(jìn)行酸洗，酸洗過(guò)程中，容器放在有循環(huán)水冷的冷水浴或冰水中，并用玻璃棒不斷攪拌，酸洗時(shí)間為5-15分鐘；
所述2)步驟中，酸洗后，還采用10 %的NaOH溶液清洗，最后用酒精清洗；
所述2)步驟中，真空烘干于真空干燥箱中烘干，真空干燥箱溫度控制在40-60°C。
[0012]所述3)步驟中，將粉末放于鋼模中熱壓成型燒結(jié)，壓力為5_20MPa，熱壓溫度75-120°C，熱壓時(shí)間25-35秒，一次成型一燒結(jié)成坯件。
[0013]—種高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒的應(yīng)用，在高壓、超高壓沖擊波的測(cè)壓傳感元件上的應(yīng)用。
[0014]一種測(cè)壓傳感元件，包括絕緣外殼、TZP壓電晶體及高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒;該高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒采用燒結(jié)Pb-Sn合金材料制作而成，該燒結(jié)Pb-Sn合金材料成分為質(zhì)量比為1:1的Pb純金屬粉末和Sn純金屬粉末。
[0015]采用上述方案后，本發(fā)明高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒及其制備方法，其為燒結(jié)Pb-Sn合金材料，由特定配方通過(guò)粉末冶金熱壓燒結(jié)獲得，其對(duì)沖擊波能量的吸收，即內(nèi)耗值比合金全致密狀態(tài)時(shí)要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)燒結(jié)Pb-Sn合金材料的密度、強(qiáng)度較大，對(duì)聲波和高壓沖擊波的阻尼效果顯著。
[0016]本發(fā)明高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒可應(yīng)用在一切高壓、超高壓沖擊波的測(cè)壓傳感元件上，爆炸沖擊波的速度極快，作用時(shí)間極短(<O?3ys)，沖擊波瞬間壓強(qiáng)極高(600?2000MPa)。當(dāng)與TZP壓電晶體組成測(cè)壓元件后，在高壓沖擊波作用下，可以完全將沖擊波的瞬間波峰緩沖，并能將沖擊波能量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的壓力脈沖，測(cè)壓穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，即可以完全將沖擊波的瞬間(<0?3ys)波峰轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定持續(xù)(脈沖周期寬度>15?20ys)的壓電脈沖，以保證順利完成測(cè)壓任務(wù)。若通過(guò)組合將穩(wěn)定的壓力脈沖傳遞給壓電晶體片，壓電晶體片則可以把壓力脈沖轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，通過(guò)儀器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行記錄和分析。因此本發(fā)明在電子機(jī)械、采礦工程、軍工等領(lǐng)域均可應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明測(cè)壓傳感元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是沖擊波穩(wěn)壓壓力-時(shí)間曲線(xiàn)圖。
[0018]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
絕緣外殼I TZP壓電晶體 2
高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒3。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]本發(fā)明涉及一種高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒，其采用燒結(jié)Pb-Sn合金材料制作而成，該燒結(jié)Pb-Sn合金材料成分為質(zhì)量比為1:1的Pb純金屬粉末和Sn純金屬粉末。
[0021]本發(fā)明還涉及一種高內(nèi)耗聲阻穩(wěn)壓棒的制備方法，具體有如下一些步驟:
I)原料備制:準(zhǔn)備質(zhì)量比為1:1的Pb純金屬粉末和Sn純金屬粉末的原料，將該原料進(jìn)行混合構(gòu)成混合料；
優(yōu)選的，原料的選備原則為，選取質(zhì)量相同、粒度相同、粒度組成曲線(xiàn)相近、顆粒形狀相近的鉛、錫純金屬粉作為原料;具體而言，Pb純金屬粉末和Sn純金屬粉末均為氮?dú)忪F化的近球形顆粒的粉末，粒度均為-325目(_45μπι)，且兩種粉的粒度組成曲線(xiàn)相近。
[0022]原料混合較佳地采用加入細(xì)棒的棒磨混料方式，棒磨混料時(shí)間為1-2小時(shí)，優(yōu)選為I小時(shí)。具體而言，先將原料加到PVC塑料球磨桶內(nèi)，另加入一定量的不銹鋼細(xì)棒(Φ2.5Χ12_)進(jìn)行棒磨混料，以減小兩種顆粒因比重差造成的混料不均勻性。不銹鋼細(xì)棒與原料質(zhì)量比較佳地控制為7:25，例如，原料總共為500g，則不銹鋼細(xì)棒加入量為140?150g。
[0023]2)酸洗及烘干:將混合料用鹽酸進(jìn)行酸洗，鹽酸較佳采用50%的鹽酸，其與混合料的體積比為1:1;酸洗過(guò)程中，容器較佳地放在有循環(huán)水冷的冷水浴或冰水中，并用玻璃棒不斷攪拌