Пьезоэлектрический керамический материал

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий , о тличаюцийс я тем, что, с целью увеличения пье.эоэлектрического модуля при сохранении его температурной стабильности, он дополнительно содержит PBTiC bZrO, и , при следующем соотношении компонентов , мол.%: PbTiO, 58,25-62,25 PbZrO 19,25-20,75 В1Т1,цО,15,00т20,00 PbWjijCd ijOj 2,00-2,50

. <Э (И) СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3ДВ С 04 В 35,46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3520628/29-33 (22) 13,12.82 (46) 15 02.84. Вюл. 9 6 (72) Е.Г. Фесенко, A.Я. Данцигер, О.Н. Разумовская, Н.В. Дергунова, А.Е. Панич, A.Í. Клевцов, В,П. Завьялов и В.А. Сервули (71) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет (53) 666.655(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 497267, кл. С 04 В 35/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 734166, кл. С 04 В 35/46, 1977 (прототип). (54) (57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРИФИЧЕСКИЙ ИАТЕРИАЛ, содержащий В1Т1 )409, отличающийся тем, что, с целью увеличения пьеэоэлектричесиаго модуля при сохранении его температурной стабильности, он дополнительно содержит РВТЩРЬЕгО и PbW< >Cd„ <0 при следующем соотношении компонентов, мол.Ъ:

РЬТЗ.О.. 58t25-62i25

PbZrOq 19,25-20,75

BiTi) Op 15,00, 20, 00

PbW((gCdqtgOy 2,00-2с 50

1073227

Изобретение относится к пьеэотехнике и может быть использовано для создания высокочастотных преобразователей, работающих в условиях повышенной температуры, в частности для дефектоскопов с рабочими температурами до 350бС.

Известны пьезокерамические материалы на основе слоистого титаната ,висмута, используемые в пьезопреобразователях при повыаенных температурах, имеющие хорошую стабильность пьезоэлектрических параметров.

Однако указанные. материалы имеют недостаточно высокие значения пьезомодуля d > =(20-23) х 10 Кл/Н и не 15 могут успешно применяться в датчиках. дефектоскопов.

Наиболее близким к предлагаемому является керамический материал 12) на основе титаната висмута В14Т1 О, 20 модифицированный WOg и Nb 0 при сле, дующем соотношении компонентов, вес,3: °

81203

TiOZ 25

WOq

+blO5 . 0;4-,0,99

Этот материал имеет стабильный пьезомодуль (уход dz>=10-14%) до

640аС, но значение его не превышает

1 "-20 10 Кл/Н.

Целью изобретения является увеличение пьезоэлектрического модуЛя при сохранении его температурной стабильности

Укаэанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал содержащий BiTiyqOq, доО

Ю 4

РЬЮ СЙ О при следующем соотноше-. нии компонентов, мол.Ъ:

PbTiO 58,25-62,25

РЬЕг03 19,25-20,75

В1Т19/4 Оз 15 00-20,00

РЬИ Сйц 03 2-2, 5О

Синтез составов ocóùåñòâïÿåòñÿ по обычной керамической технологии в защитной атмосфере PbO. Температу= ра синтеза 850аС, продолжительность

10 ч. Спекание Образцов производится методом горячего прессования по следующему режиму: температура 10501150 С, давление 19,6 ИПа, время вы- . держки 40 мин.

Поляризация образцов производится в полисклоксановой жидкости ПЭС-5 при 180 С в течение 45 мин в.поле напряженностью 4,6-5,0 МВ.м с rlocледующим охлаждением под полем до

90в С.

Измерение электрофиэических параметров проводится через 24 ч посвЂ, ле поляризации в соответствии с

ГОСТ 12370-72, В табл. 1 приведены характеристики предлагаемого состава и прототипа.

Т а б л и ц а 1

Состав

Показатели

Предлага- Иэвестемый ный (2) C

d@> х 10,35-42

Кл/Н о

Till С

442-456 б50-655 уход

hdqrs > %

Трав ю С е „/е.

9-17

10-14

200+350 -200+640

175-185

280-320

П р и м е ч а н и е. Предлагаемая система имеет состав, мол. Ъг PbT10

58,5-62,25, Pb3rOg 19,5-20,7,В1Т1щО

15-20, PbW> zCdq<03 2-2, 5. Йзвестная система (2 имеет состав, вес. Ъ

В1 0 75,04-79,22, Ti0@ 19,3-20,38;

WOg 1,02-4 7 НЬ О у О, 4-0 99, Электрофизические характеристики исследованных составов приведены в таблице 2.

1073227

I с

3»»»» с

»»» ("о

wo !

»»(О (»n

t tf «Ъ (О ! хо

1ь В(I

1

1

I

»Ч л

1

1

t !

t л»ч

I л Ю л

1 °

»Ч

I

I к !

Ю 1

«ъ о Ф «Ъ

1 м

И 1 л ф 1 . » о л 1

»ь 1 ф\ 0 1

I

1

1

1»Ч О\»A

I Ф «Ъ»"Ъ

I

1

»(3 н 1

1 !

I о а м (ч

I

1 Ю «3 а

I а м ч»

I Ф 3 »«

1

o о „! о

»к(-л

Н 1

Э

g о

Э

Ф

Я

Я о

С4 н х

Э к бЪ о

»А «Ъ Ф сФ

3

Е

I .. с(t »с»

1 ° о о сО л л о «ъ о

Ю Ch dl л е» л

I о ф ч

1 !»A cF

I л е л с с . с о о о 3 а 1 A I ф

1 I

I м 1

I <Р 3

1 л I

I I ао I I

I О» I

1 4-» 1

I

1 ю а

3»А»п а

I а, ъ . с

» л

c»(«Ъ с. л л

iA ф с л л

° Ф с ° л с

EIJ

1. I

3 »гь l

I-g (»р

1 43 ( б »,1

1 о

СЧ

«Ъ

В о а ( а ((Ч

C»t (Ч Ф"Ъ

1»3 (О

1 c» I

I c l

I б 3

v (м I

I 1 (В 1

I Я t

I r»» I

1 I

I

I

l.

l

1 (Ч

1 (I к о

Е ь с л о с

<Ч о с

СЧ

Igl с

C»I <Ч и о н о

И

И о

1

1

1

I «Ф

1 Ф

О!

I ю.(н

1 -»

I ttl

1 о с.

)»n л

) С» с

Cl с»! о с о

<Ч о с а и о с о о о с с о о

4Ч»Ч о

»Ч 1

I! о Ф.

«3 О с с с

В (Ч л л (Ч

3 х

6t

33

r3»

Э

Ц и! а I

t I с сО 1

l 4

1 Н

Я а

«3 с ф л а! (с с о

ФЧ

1 о с о

Ф»3 о с

С»

»Ч л

1

I!

»Ъ

I O» I

I °

О

1 R

1 Н ! Я Е»Ч

3 (Ъ» 1, о ..а o а»ч O с с ф ф»Э а

3 а (Ч (:. с (ФЧ

»О а.!

t» ( с а (с с

° У а о с

0Ъ

»А с о

»О

1 а

1

1

1

I л

I !

I

1 л

63 н о о о

cv «ъ м а»о t в 1

1

I

1

t

I

l

t

I, I

I

I

1

I

1 !

I

»

I

t

1.

1

1

1

I

1

I

l

I

1

I

1

1

1 .(I

1

I

I

С7»Ч (»»О

° 4 л л л

° . с . с, с.

:о о. о о

I с с

3 с.t с а r л (l

r с. с а f

»Ч f

f с с с

3 с

f. l. а

»ъ r

° а с

I

I о 1

C» f

»Ч

I (1 (Ч I л с о с

I. с

l а л

1 с (I о I а 3

»ч (I

I

1 а с («Ъ !!

f (I! о с

$1073227 б

Составитель Н. Фельдман

Редактор Т. Веселова Техред Л.Пилипенко. Корректор С. Шекмар

Тираж 606, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 264/21

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Расширение интервала концентраций

РЬИО, BiTQ „О® нли РЬИ@ Cdy@0> ведет или к заметному снижению вели- . чины пьезомодуля или/и к резкому снижению его стабильности, например у соСтаВов 4 И 5 иэ таблицы З в которых ,содержание РЬТ10 и BiTi )<О выкодит за пределы предлагаемого интер вала наблюдается резкое ухудшение .стабйльности пьеэомодуля d>» наряду с заметным снижением его величи- 10 иы у состава 5. уМеньшение содержания РЬЖ (дСЙ(0 (составы 6 и 7) ведет к резкому ухудшению температурной стабильности пьезомодуля, а увеличение его кон- 5 . центрацни более 2,5 мол.В РЬЮП Сд„р03к нежелательному понижению величины пьеэомодуля (состав 8).

По сочетанию параметров составы предлагаемой системы превосходят указанный аналог и известный базовый пьеэоматернал ТВ-2, используемый в пьеэопреобраэователях прн повышенных температурах (табл. 1).

Сочетание высоких значений температуры Кюри Т и пьеэомодуля d>> с хорошей температурной стабильностью его и низкими значениями. диэлектрической проницаемости Е э/Е позволяет испольэовать предлагаемый материал в датчиках дефектоскопов для контроля качества сварки швов изделий атомного машиностроения.