Dokulu piezoelektrik seramiklerden mini tonpilz dönüştürücü tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında 0.4Pb(Mg1/3Nb2/3)-0.25PbZrO3-0.35PbTiO3 (PMN-PZT) komposizyonu sentezlenmiştir. Baryum titanat-BaTiO3 (BT) plakasal şablon eklenerek dokulu seramik üretimi için şerit döküm yapılmıştır. Şerit döküm ile Baryum titanat-BaTiO3 (BT) şablonların yönlenmesi sağlanmıştır. Daha sonra döküm sonrası kurutulan şerit istenilen boyutlarda halka şeklinde kesilmiştir. Kesilen şeritler 60 ?C etüvde 30 dakika bekletildikten sonra tek eksenli presle birleştirilmiştir ve maksimum yoğunluğa ulaşması için hem bağlayıcı uzaklaştırma işleminden önce ve sonra soğuk izostatik preste yoğunluk kazandırılmıştır. Aynı işlem rastgele yönlendirilmiş seramikler için de yapılmıştır. Bu kompozisyondaki seramiklerin tez çalışmasında ticari olarak üretilen PZT5A tozuyla karşılaştırılması yapılmıştır. Daha sonra birbiri ile aynı boyutlarda üretilen seramikler elektriksel olarak karakterize edilmiş ve ölçümleri yapılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemiyle modelleme yapılarak belirlenen boyutlardaki kullanılacak olan alüminyum ve çelik kütle CNC'de işlenmiştir. Her bir mini-tonpilz için iki adet seramik kullanılmıştır. Her kompozisyondan iki adet aygıt montajı yapılmıştır. Son olarak montajı yapılan aygıtlar poliüretan kaplanarak elektriksel olarak karakterize edilmiştir. Elektriksel karakterizasyon sırasıyla montaj sonrası, poliüretan kaplama öncesi, poliüretan kaplama sonrası ve en son olarak su altı ölçümleri şeklinde yapılmıştır.In this thesis study 0.4Pb(Mg1/3Nb2/3)-0.25PbZrO3-0.35PbTiO3 (PMN PZT) composition had been synthesized, tape casting was carried out for textured ceramic production with the addition of barium titanate-BaTiO3 (BT) plate template. Barium titanate-BaTiO3 (BT) templates were oriented by the tape casting process. The tapes were dried after the casting then they were cut into ring shape with the desired dimensions. After the cutting, tapes were kept under 60 ?C for 30 minutes, then joined together by uniaxial press and densified by isostatic press before and after the binder removal process. Same process was carried out for the randomly oriented ceramics as well. In this thesis study commercial PZT5A powder was used for comparison. After production, the ceramics that were produced with the same size were electrically characterized. The aluminium and steel blocks with the sizes determined by the finite elements method were processed with CNC. Two ceramics were used for each mini-tonpilz. Two devices were fabricated out of every composition. Finally, devices were electrically characterized after they were coated with polyurathane. Electrical characterizations were performed; before polyurathane coating, after polyurathane coating and finally underwater measurement.