[发明专利]一种压电陶瓷智能结构及其嵌入金属基体的方法

权利要求书

1.一种压电陶瓷智能结构嵌入金属基体的方法，所述的压电陶瓷智能结构，包括压电陶瓷球形壳体，所述压电陶瓷球形壳体的中部设有作为内部电极的球形金属内芯，所述压电陶瓷球形壳体的外表面设有作为外部电极的金属镀层，所述压电陶瓷球形壳体的外表面进行电极分割形成等距排布的压力传感器阵列，所述压电陶瓷球形壳体内设有用于内部电极引出的引线通道；其特征是所述的方法步骤包括：

(1)将压电陶瓷材料制成粘土状混合物，并与作为内部电极的球形金属内芯一同放置于模具中加压烧结形成压电陶瓷球形外壳，压电陶瓷球形外壳内留有将内部电极引出的引线通道；

(2)将压电陶瓷球形外壳表面进行电极分割，接着进行银浆印刷或涂覆于压电陶瓷球形外壳表面，形成作为外部电极的金属镀层，极化后喷涂耐高温绝缘漆层，从而制成压电陶瓷智能结构；

(3)在惰性气体氩气氛围中通过高频电磁悬浮装置对预热过的铝合金进行继续加热使其由固态转变半熔融状态，电磁力进行快速搅拌使其成为均匀半固态金属；

(4)在固相率达到50％时打开超声驻波悬浮装置，调节参数使其到达指定位置，关闭电磁悬浮装置，由高频电磁装置悬浮状态转换至超声悬浮状态继续悬浮，液态金属随着温度下降开始向固态缓慢转变；

(5)通过微型夹具将压电陶瓷智能结构缓慢放置到指定位置，一段时间后在固相率达到80％时将夹具取出，降温凝固，等待下一步金属材料加工。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属镀层外表面喷涂有耐高温绝缘漆层。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述压电陶瓷球形壳体的压电陶瓷为高温压电陶瓷材料。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述球形金属内芯采用铂金材料。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属镀层采用银镀层。

6.如权利要求1所述的压电陶瓷智能结构嵌入金属基体的方法，其特征在于：步骤(1)中将压电陶瓷材料制成粘土状混合物的步骤包括：按照压电陶瓷材料的组成按比例通过电子天平称量后，称取原料，并通过球磨混合配料；将配料烘干后研磨24小时将粉末在1000℃煅烧3小时，再次研磨48小时筛选后得到颗粒均匀的粉末，添加有机溶剂，制成粘土砖混合物，并对其充分混合成浆状，在80℃-130℃下保温挥发去除有机溶剂得到粘土状混合物。

7.如权利要求1所述的压电陶瓷智能结构嵌入金属基体的方法，其特征在于：步骤(1)中加压干燥后在800-1200℃下烧结30-60min。

8.如权利要求1所述的压电陶瓷智能结构嵌入金属基体的方法，其特征在于：步骤(2)中的电极分割过程包括：在需分割的压电陶瓷球形外壳表面分界线处做一涂层作为分割线的方法进行电极分割，分割后得到多个排列紧密的阵列，阵列单元间隙大于等于1mm。

9.如权利要求1所述的压电陶瓷智能结构嵌入金属基体的方法，其特征在于：步骤(3)至步骤(5)整个过程金属基体均处于微重力状态下进行加工；智能结构在金属基体半固态状态下嵌入。