圧電性強誘電体微粒子の分散による制振合金の特性向上の可能性探策

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550688
• Research Institution: iwaki Meisei University
• Principal Investigator: 横須賀 勝 いわき明星大学, 理工学部, 教授 (70099985)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桜井 督士 いわき明星大学, 理工学部, 研究助手 (50326790) ; 小野 孝文 いわき明星大学, 理工学部, 研究助手 (30306097)
• Keywords: 圧電効果 / 強誘電体 / 複合材料 / 制振性 / 内部摩擦 / モレキュラーアロイイング / チタン酸バリウム / チタン酸鉛

Research Abstract

1.圧電性強誘電体セラミックスの内部摩擦
粉末原料を加圧成型し、焼結後、ねじり振動法内部摩擦測定用試料(約2×2×45mm^3)を切り出した。試料はBT[BaTiO_3],PZT[Pb(Zr_<0.52>Ti_<0.48>)O_3],PNN-PT-PZ50/33/17の3種、測定振動数2〜3Hz、温度範囲100〜550Kで行なった。BTはこの温度範囲で、三方晶→斜方晶→正方晶→立方晶(常誘電相)と相転移し,これに対応して鋭い内部摩擦ピークが観測された。ピークに対応して剛性率の谷が観測された。
2.純銅と圧電性強誘電体粒子複合材料の作製。次の各方法を試みた。
(1)高周波溶解法:溶解によるインゴット作製を試みたが、銅・セラミックの濡れ性不足で混合せず。
(2)強誘電体セラミック細片にNiを無電界メッキしてから銅片とともに真空溶解する方法。(剥離)
(3)強誘電体微粉と純銅微粉とを混合後純銅パイプに充填し、溝ロール圧延と真空焼鈍を繰り返す方法。
(4)MA法:1μm径BT・100μm径Cu粉末をMA法によって配合混合・圧着し、以下1に準じて加圧・焼結・切断して、2×2×45mm^3の試料を作成した。
(1),(2)ではねじり振動法内部摩擦測定に耐える材料作製は困難であったが、(3),(4)の方法で成功した。
3.純銅・圧電性強誘電体微粒子複合材料の内部摩擦。
(3)法によるCu-PT複合材は純銅試料に比して3〜5倍の内部摩擦値を示した。純銅の内部摩擦は昇温すると結晶粒界すべりが開始して急上昇するが、複合材料では500K近傍までほぼ一定に保たれ、その後遅れて増大する。MA法によるCu-BT複合材もダンピング性向上を示し、かつBT相変態点でピークを示した。

Research Products

• [Publications] I.Yoshida: "Damping properties of metal-piezoelectric composites"J.Alloys and Compounds. 355. 136-141 (2003)
• [Publications] I.Yoshida: "Damping properties of Ti_<50>Ni_<50-x>Cu_x alloys utilizing martensitic transformation"J.Alloys and Compounds. 355. 79-84 (2003)
• [Publications] I.Yoshida: "Internal friction of Ti-Ni-Cu ternary shape memory alloys"Mater.Sci.Eng.A. (印刷中). (2004)
• [Publications] M.Yokosuka: "Ferroelectricity, Antiferroelectricity and Phase Relations of Pb(A_<1/2>W_<1/2>)O_3-PbZrO_3(A=Cd,Mn) Solid Solution Ceramics"Jpn.J.Applied Physics. 42. 6033-6036 (2003)