Пьезоэлектрический керамический материал

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий РЬТЮ} и Lag/jTiO), отличающийся тем, что, с целью повышения механической добротности и отношения коэф {циентов электромеханической связи ( при сохранении высокого значения К|. и низких значений диэлектрической прояицаемости и коэффициента Пуассона, он дополнительно содержит при следующем соотношении компонеитов, мол.%: PbTiOj92,0-96,0 Lathfi 2,0-4,0 2,0-4,0

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

4 (51

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

ГОСУДАРСТЭЕННИЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3656602/29-33 (22) 19.10.83 (46) 23.01,85. Бюл,9 3 (72) Е.Г. Фесенко,А.Я,Данцигер, O,Н.Разумовская, В.Е.Бурланков, А.E.Ïaíè÷, В,А.Сервули, Л,А,Резничен" ко, В.И.Ривкин, B.À.Ãîëîüûèí, В,С.Филипьев и С.А. Громов (71) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им.М.А.Суслова (53) 666,655 (088.8) (56) 1.Патент США У 3642637, кл.С 04 В 35/46,1970.

2. Уеда И., Нншнда М, и др.

Пьезокерамнка для высокочастотных применений."Изв.АН СССР, сер.физич.наук",1977,41 Р 4„707 (прототип), (54).(57) 1ПэЕЗОЗЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий PbTiOg и La yTiOy о т л и ч а в шийся тем, что, с цельш повышения механической добротности и отношения коэф

4ициентов электромеханической связи

К /Кр при сохранении высокого значения К н низких значений диэлектрической проницаемости и коэффициента Пуассона, он дополнительно содержит РЬЯфМн Оз при следушщем соотношении компонентов, мол.X:

PbTiOs 92,0"96,0

Laa3TiO3 2,0-4,0

РЬМ, МЦ,О, 2,0-4 0

1135736

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано в качестве материала. при конструировании пьезоэлектрических приборов, в частности в заградительных высакоЧастотНЫХ (ВЧ) фИЛЬт р ък Ч ВтУ фИПЬТ рах с фиксированной полоссй пропускания, Известны пьезоэлектрические материалы для ВЧ-фильтров,содержащие

P(Т10у и небольщОе количество (ме нее 20 мол.X ) различных компонент и модификаторов fit .

Для улучл1ения амплитудно-частотной характеристики ВЧ-фильтров пьезоэлектрические материалы должны иметь высокую анизотропию коэффициентов электромеханической связи, О величине такой анизотропии можно судить по величине отнощения К /Кр.

Наряду с этим .пьезоэлектрические ма териалы для ВЧ-фильтров должны обладать высокими значениями коэффициента электромеханической связи толщиной моды колебаний К.q и механической добРОТНОCTИ Ом НИЗКИМИ ЗНаЧЕНИЯМИ диэлектрической проницаемости Я ., /Е г ./ температурного коэффициента частоты (ТКЧ/ толщиной моды колебаний ТКЧ и коэффициента Пуассона .

Известные материалы для ВЧ-фильтров имеют высокий коэффициент электромеханической связи К или Кз,), низкую диэлектрическую проницаемость к низкий ТКЧ. Некоторые иэ известных материалов обладают высокой кехаБическОЙ добротнОстью и низким коэф фицчентом Пуассона. В ro же время известных материалов либо анизО " тропин коэффициентов электромеханической связи недостаточно высока, либо данные О такой анизотропии не приводятся„

Наиболее близким -к изобре-.ению по технической сущяости является пьезо элек- рический материал, который дополнительно к РЫ10 содержит

La ТхО. и Мп0 при следующем,, И3

СООТНОШЕНИИ КОМПОНЕНТОВ, МОЛ,М;

Р1о Ti0

О5

La Тт.03 3,96

1,00 (2Д.

Известный материал Обладает высокими значениями коэффициента электромеханической связи К 0„43 и механической добротности „," 1050 кими значениями диэлектрической проницаемостиЯ, / „ =190, коэфкоэффициечта Пуассона 6 0,22 и ТКЧ

ТРЕТЬЕЙ ГаРМОНИКИ ТОЛЩИНОЙ 1ОДЫ колебаний ТКЧ 3 -30 10 ь оС 11в ин тервале (-30i-= 90 Ci. Б то же время этот материал имеет недостаточно высокую анизотропию коэффициентов электромеханической связи K

РЬИ„,Иг,„, Оз при следующем соотно4. шепни компонентов, мол,7.."

P )g " 1 0 92,0-96,0

Lа,, Тт0, zing

2,0-4.,0

PbM Мп„„О.„ 2,0-4,0

Синтез составов пьезоэлектрического материала осуществrEEEoò по принятой керамической технологии.

Для повьппеиия гомогенности составов синтез проводят в две стадии с промежу-,очным помолом спеков и церемешиванием, Температурй первой с с E BpHH HEI òåçà f 900 С продол

1 жител:-,ность 5 ч, Температура второй

-TaqvH синтеза Ф 950 С:"родолжительносгь 4 ч. Спекание образцов производят методом горячего прессования по следующему режиму; темпера тура 1130-1!/О"С, давление 19 6 11Па,, время вь|пержки 40 мин. После спекания полученные заготовки подвергают механической Обработке дп получения измерительных образцов в форме диска диаметром 10 мь и толщиной 1 мм. .. лектроды HG измерительньж ОбразцЫ наносят методом вжигания серебряной

ПаСТЫ

Поляризацию Образцов проводят

iEoJEHýTHJEcHëoKc "HoBoh; жидкости

НЗ(,"--5 при 160 С в течение 25 мин в поле напряженностью 5,0-7,0 Ns/и с последующим охлажцени.эм под полем до 90 С в тсчение 2 мин,Измерение электрофизических параметров проводят через 2А ч после поляризации в соответствии с ГОСТом 12370-80.

Измерения K ..и 3 проводят с учетом

Р 31 поправки к резонансному промежутку, Определяют 1(путем измерения основной резонансной частоты и ее ОбертоНомер.,ф

1 I

Состав, мол.X

j состава " / к к а /3ТЭ.О ИЯ М О

РВТ Оэ

200 0,078 0,39

2,0

290

96,0

210 0,076 0,44

94,0 2 0

210 0,080 0940

205 0,080 0,44

220 0,084 0,42

245 0.069 0,32

225 0,064 0,34

255 0,050 0,24

3,0

94,0

4,0

93,0 3,0

4,0

92,0

97,0

1,5

91,0

6,0

89,0

3 1135 нов толшиной моды колебаний, Измере,ния ТКЧ третьей гармоники толщинной моды колебаний ТКЧЗ проводят аналогично измерениям Т1 .Ч радиальной моды колебаний (ГОСТ 12370-8О)в интерваФ .ю

-чг

5 ле температур (-60 - 85 С )

Злектрофиэические параметры полученных составов предлагаемого пьезоэлектрического материала для ВЧ-фнльт ров приведены s таблице. Составы обладают высохнул значениями анизотропин коэффициентов электромеханической связи K /К 5,00-5,79, механической добротности Й„:1290-1660 и коэффициента электромеханической связи К 0,39-0,44, низкими значениями диэлектрической проницаемости

f, / < 200-220, коэффициента Пуассона 6 0,214-0,223 .и ТКЧ, -(33-47)

«10 ОС 1. Кроме этого, составы

RO предлагаемого материала имеют высокую анизотропию пьеэомодулей d >/ 4 „6,647 41 и высокие температуры Кюри

Т„- 448-462 С, что позволяет использонать их в высокотемпературной области. Наиболее благоприятным сочетанием злектрофизических параметров обладают. составы 2 и 4 (см,таблицу).

Расширение интервала концентраций составляняцих компонентов приводит к значительному снижению механической добротности и коэффициента электромеханической связи К, а также к ухудшению температурной стабильности (составы 6 — 8 В некоторых случаях наблюдается снижение аниэотропии коэффициентов электромеханической связи K /Ko (составы 6 и 83

Предлагаемый пьезоэлектрический материал может быть с большей эффективностью использован при кон» струировании пьезоэлектрических при боров, в частности в заградительных ВЧ-фильтрах и ВЧ-фильтрах с фиксированной полосой пропускания, а . также в пьезоэлектрических приборах, работающих в высокотемпературной области (300-400 С).

1135736

Электрофивические параметры

° 10. аээ" к1д 1> кл/Н

I f(° с йэ «1 кл/Н

-601

85 С

5,00 1290 -47 0,214 5,6 38;0 6,79 458

5,79 1660 -38 0,218 8,3 54,5 6,57 462

5,00 1410 -36 0,226 5,6 41,5 7,41 453

5,50 1560 -40 0,231 7,0 50,0 7, 14 454

5,00 1570 -33 0,233 6,1 40,5 6,64 453

4,64 535 -67 0,231 4,2 25,0 5,95 458

5,31 1015 -53 0,271 5,7 36,2 6,35 447

4«80 400 70 О«327 4 4 32«3 7э35 448

Филиал ППП "Патент", г.ужтород, ул,Проектная,4

Состааитель Н, Фельдмак

Редактор Н.Джугаи Техред я.gy bM Корректор С.Шекмар

Заказ 10238/15 . Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035,Москва,Ж-35,Раушская наб,,д,4/5