Kristalografik dokuya sahip piezoseramiklerin ultrasonik motor uygulamaları
Ultrasonic motor applications of crystalographically textured piezoceramics
- Tez No: 458931
- Danışmanlar: PROF. DR. SEDAT ALKOY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Physics and Physics Engineering, Mechatronics Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 211
Özet
Bu çalışmanın amacı kristalografik dokuya sahip olarak üretilen üstün özellikli piezoelektrik seramikleri sonlu elemanlar analizi ile tasarımı yapılan yeni bir ultrasonik motor (USM) tasarımında kullanmak ve üretilen prototip cihazların temel ölçümlerini yapmaktır. USM uygulamasında kullanılacak seramiklerin hem sert hem de yumuşak piezoelektrik özellik göstermesi için seramiklerin üretimi iki temel yaklaşım ile gerçekleştirilmiştir. Bunun için seçilen piezoelektrik seramiğe yapılacak uygun bir katkılama ile sert, seramiğin mikro yapısını kristalografik olarak yönlendirme ile de yumuşak karaktere sahip özellik kazandırılmıştır. Tez çalışması başlıca 5 temel bölümden oluşmakta ve bu bölümlerin her biri belirli bir amaca yönelik kendi içinde çalışmalar ve sonuçlar/iyileştirmeler içermektedir. İlk olarak USM uygulamasında kullanılacak seramik malzemenin seçilmesi amaçlanmıştır. Tek kristal özellikleri yüksek olan Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 –PbZrO3 – PbTiO3 (PMN-PZT) esaslı piezoelektrik malzemesi verilen bir üçlü denge diyagramından seçilerek elektriksel özellikleri araştırılmıştır bunun sonucunda kristalografik yönlenmeye uygun olan seramik seçilmiştir. İkinci bölümde ise seçilen PMN-PZT seramiğine MnO2 katkılaması yapılarak yüksek güç uygulaması için sert karaktere sahip olması sağlanmıştır. Daha sonraki bölümde kristalografik olarak yönelimine sahip olarak dokulu seramik üretiminde kullanılacak tek kristal şablon parçacıkların üretimi ve faz, morfolojik büyümeleri ve kristalografik yönlenmeleri karakterize edilmiştir. Üretilen BaTiO3 (BT) plakasal şablonları dokulu PMN-PZT üretiminde kullanılmıştır. Dokulu seramiklerin elektrik ve elektromekanik karakterizasyonu yapılara üstün özellik gösteren dokulu seramik yüksek güç uygulaması için seçilmiştir. Dördüncü bölümde ise üretilen dokulu seramiklerin yüksek güç karakterizasyonu yapılarak ticari PZT4 seramiği ile yarışabilir düzeyde performans gösterdiği tespit edilmiştir. Son bölümde ise sonlu elemanlar analizi ile tez çalışmasına özgün altıgen stator'e sahip ultrasonik motor tasarımı yapılmıştır. Dokulu seramikler kullanılarak üretimi gerçekleştirilen prototip USM'ler 74.5 kHz' de 305 rpm dönme hızına ve 91 kHz' de doğrusal hareket edebilmektedirler.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is piezoelectric ceramics that produced with crystallographic textured with superior properties for use the application of an ultrasonic motor (USM) which designed by finite element analysis and to make basic measurements of the produced prototip devices. The production of ceramics were carried out with two basic approaches in order to used the ceramics in USM application which have both hard and soft piezoelectric properties. It was achieved to the selected piezoelectric ceramics have hard and soft combinatory by crystallographic orientation and an appropriate dopant addition. This thesis study was established five main sections which each of these sections include specific purpose to improvement study and results. In the first section, it is aimed to select ceramic material to be used in ultrasonic motor application. The Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 –PbZrO3 – PbTiO3 (PMN-PZT) based piezoelectric material with high single crystal properties were investigated by choosing from a ternary equilibrium phase diagram as a result of ceramics were selected suitable for crystallographic orientation. In the second part, the selected PMN-PZT ceramics are made MnO2-doped to increased hard character for high power application. The following section, it was characterized phase, morphological and crystallographic orientations of single crystal template particles which were used in production of the textured ceramics. Fabricated BaTiO3 (BT) platelets were used in the production of textured PMN-PZT ceramics. The textured ceramics were used for high power application which selected and examined by electrical and electromechanical characterization of the textured ceramics. In the fourth part, High power characterization of textured ceramics was performed and it was determined that textured ceramics perform under high power condition at a competitive level with commercial PZT4 ceramics. In the last part, ultrasonic motor design was achieved, as originally hexagonal stator was done by using finite element method. The prototype ultrasonic motors, which were fabricated by using textured ceramics, could allowed move a rotational and linearly speed of 305 rpm at 74.5 kHz and at 91 kHz.
Benzer Tezler
- Kristalografik dokuya sahip PMN-PZT piezoseramiklerin bender tipi dönüştürücü uygulamaları için geliştirilmesi
Development of crystallgraphically textured PMN-PZT piezoceramics for bender type transducer applications
MUSTAFA ÜNSAL ÜNVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT ALKOY
- Kristalografik dokuya sahip [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]- [PbTiO3] piezoelektrik seramiklerin üretimi, karakterizasyonu ve enerji hasatı uygulamaları
Fabrication, characterization and energy harvesting application of crystalografic textured [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]- [PbTiO3] ceramics
AYŞE BERKSOY YAVUZ
Doktora
Türkçe
2018
Bilim ve TeknolojiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU MENŞUR ALKOY
- Kristalografik dokuya sahip BiScO3–PbTiO3 esaslı yüksek sıcaklık piezoelektrik seramiklerin şablonlu tane büyümesi yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonları
Fabrication and characterization of crystallographically textured BiScO3–PbTiO3 based high temperature piezoelectric ceramics prepared by templated grain growth method
SELVA ASTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM AKÇA
- İğnesel morfolojide NaNbO3 kristallerinin hidrotermal yöntemle sentezlenmesi ve yapısal karakterizasyonu
Synthesis of needle like NaNbO3 crystals by hydrothermal process and structural characterization
YAĞIZ ÖZEREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EBRU MENŞUR ALKOY
PROF. DR. SEDAT ALKOY
- Kurşun içermeyen tungsten bronz yapılı ferroelektrik seramik fibelerde doku oluşumu ve 1?3 kompozitlerin elektriksel karakterizasyonu
Development of texture in the lead-free ferroelectric ceramic fibers with tungsten bronze structure and electrical characterization of 1?3 composites
SİNAN DURSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Mühendislik BilimleriGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDAT ALKOY