Bi계 압전세라믹을 이용한 자동차용 노킹센서의 제조와 응용
Fabrication and Application of Automobile Knocking Sensor with Bi based Piezoelectric Ceramics
- 발행기관 亞洲大學校 大學院
- 지도교수 崔勝哲
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 재료공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 연구에서는 Bi(Na,K)TiO₃의 압전물성, 전기기계 결합계수에 미치는 첨가물의 영향을 밝히고자 (Bi0.5Na0.5TiO3-Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO₃ : 이하 _(x)BNT-_(1-x)BKT)를 기본 조성으로 여기에 천이금속화합물(A, B), SrTiO₃ 등의 여러 가지 첨가물을 첨가 및 치환하여 그에 의한 결정구조, 전기기계 결합계수의 변화와 미세구조 변화를 조사하였다. BNT_(x)-BKT_((1-x))(x=0.82~0.88) 조성에서 x=0.86의 유전율과 Tc가 가장높았으며 상온에서의 유전율은 471, Tc는 390℃이며, _((1-x))BNKT-_(x)SrTiO₃(x=0.01~0.07) 조성은 x=0.03 SrTiO₃가 치환되었을때 유전율과 Tc는 837, 280℃이다. 이와같이 ST의 첨가함으로서 유전율은 증가하고, Tc는 첨가량이 증가할수록 낮아지는 경향을 보였다. _(x)BNT-_((1-x))BKT(x=0.86) 조성의 기계적 품질계수인 Q_(m) 과 전기기계결합계수 k_(p)는 각각 205, 30%이다. 여기에 천이금속화합물(A, B)을 1wt% 첨가하게 되면 Q_(m) and k_(p) 는 400~500, 31~32%로 증가하게된다. 전기기계결합계수는 비슷하나 기계적 품질계수가 2배이상 증가하는 것으로 나타난다.
more초록/요약
In this research, the structure-processing-properties relations of BNT and solid solutions of BNT-BKT with Ni, Mn, ST were assessed. These modified BNT-BKT compositions were formulated by the conventional mixed oxide method, following optimized powder processing, specimen fabrication, and sintering procedures. A series of the modified BNT-BKT piezoceramics encompassing various dielectric and piezoelectric properties was prepared by the addition of three rare-earth ions. These modified BNT composition were calcined in the range of 900℃ for 1-2hr and then sintered at 1100℃ for 2-4hr. Conventional poling was performed at 110℃ with an applied field of 3-4 kV/mm for 20-30 minutes. The dielectric constant of BNT_(x)-BKT_((1-x))(x=0.86) ceramic is 471 and Curie temperature is 390℃ with the dielectric constant of 7268 and (BNT-BKT)_((1-x))-ST_(x)(x=0.03) ceramic is 837 and Curie temperature is 280℃ with the dielectric constant of 8243. ST addition, the Curie temperature, Tc, decreases rapidly with increasing amount of doped ST. The mechanical quality factor Q_(m) and electromechanical coupling factor k_(p) of BNT_(x)-BKT_((1-x))(x=0.86) ceramic are very high 205 and 30%. Ni, Mn addition, Q_(m) and k_(p) of (Ni, Mn x=1wat%) 450, 510 and 31%, 32% high. The k_(p) value (30%) of BNT_(x)-BKT_((1-x))(x=0.86) ceramic is similar to Ni, Mn addition ceramic, but the Q_(m) value is very high compared to BNT_(x)-BKT_((1-x))(x=0.86) ceramics.
more목차
List of Text
초록 ⅰ
목차 ⅱ
List of Tables = ⅲ
List of Figures = ⅳ
국문요약 = ⅴ
Ⅰ. 서론 = 1
Ⅱ. 이론적 배경 = 3
Ⅱ.1. 압전현상 = 3
Ⅱ2.1.1. 압전 기본식, 압전정수의 의미 = 5
Ⅱ.1.1.1. Thin disc radial mode의 전기기계 결합계수 측정 = 5
Ⅱ.1.1.2. 분극방향 진동 모드의 전기기계 결합계수 측정 = 7
Ⅱ.2. Pb(Zr,Ti)O3의 일반적 성질 = 8
Ⅱ.3. 복합 페로브스카이트 물질 = 11
Ⅱ.3.1. (Bi0.5Na0.5)TiO3의 결정구조 및 특성 = 11
Ⅱ.3.2. (Bi0.5Na0.5)TiO3에 첨가물 효과 = 13
Ⅱ.4. 노킹센서 = 14
Ⅱ.4.1. 노킹현상 = 15
Ⅱ.4.2. 노킹 검출 방법 = 15
Ⅲ. 실험방법 = 16
Ⅲ.1. 시편 제조 = 16
Ⅲ.2. X-ray 분석 및 미세구조 관찰 = 17
Ⅲ.3. 유전 특성 측정 = 18
Ⅲ.4. 압전 특성 측정 = 18
Ⅳ. 결과 및 고찰 = 19
Ⅳ.1. (Bi0.5Na0.5x)TiO3-(Bi0.5K0.5(1-x))TiO3의 유전 및 압전 특성 = 19
Ⅳ.1.1. 밀도 = 19
Ⅳ.1.2. 상 합성(XRD) = 20
Ⅳ.1.3. 미세구조 = 21
Ⅳ.1.4. 유전, 압전 특성 = 23
Ⅳ.2. (BNKT)의 첨가물(A, B) 효과에 따른 유전 및 압전 특성 = 30
Ⅳ.2.1. 밀도 = 30
Ⅳ.2.2. 상 합성(XRD) = 31
Ⅳ.2.3. 미세구조 = 33
Ⅳ.2.4. 압전 특성 36
Ⅳ.3. (BNKT)의 SrTiO3의 치환효과에 따른 유전 및 압전 특성 = 41
Ⅳ.3.1. 밀도 = 41
Ⅳ.3.2. 상 합성(XRD) = 42
Ⅳ.3.3. 미세구조 = 43
Ⅳ.3.4. 유전, 압전 특성 = 46
Ⅳ.4. 노킹센서의 응용 = 53
Ⅴ. 결론 = 59
Ⅴ. 참고문헌 = 60
Abstract = 62
