Пьезоэлектрический керамический материал

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий ,fTi40 j , отличающийся тем, что, с целью увеличения пьезоэлектрического модуля и улучшения его стабильности в температурном интервале до 500С, он дополнительно содержит PbNbjyCrojOj при следующем соотношении компонентов, мол.%: Nao,jBi,5Ti40is 90,0-92,5 7,5-10,0 РЬНЬо,5СГо,50з (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1154247

4(511 С 04 В 35/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Na,qBiq Т „01 90,0-92,5

РЬНЬ,> gCro s 03 7,5-10,0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3693922/29-33 (22) 20.01.84 (46) 07.05.85. Бип. Р 17 (72) E.Ã. Фес енко, А.Я.Данцигер, О. Н. Разумовская, Н.В.Дергунова, А. E. Панич, А. Н. Клевцов, В.П. Завьялов и В,Е.Бурланков (71) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им.М.А.Суслова (53) 666.655(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 831760, кл. С 04 В 35/00," 1979.

2 ° Ривкин В.И. и Росляков Н.И. Исследование температурных характеристик пьезокерамики на основе сегнетоэлектриков с высокой температурой

Кюри. — Тезисы докладов UI межотраслевой конференции, Донецк, сентябрь, 1978, с. 9.

3. Патент Великобритании

Ф 1227623, кл. С 1 J, 1976. (54) (57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включакщий

Naz

1154247

Na p, В1 Т1 0 „»

PbNbp, Сг,> О„

90,0-92,5

7,5-10,0

Соста

d . 10

КЛ/Н

7,5

92,5

10,0

90,0

Изобретение относится к пьезокерамическим материалам и может быть использовано для создания высокочастотных преобразователей, работающих в условиях повышенной температуры, в частности, для дефектоскопов с рабочими температурами. до 500 С.

Известны пьезокерамические материалы на основе слоистого титаната висмута и натрия-висмута, используемые в пьезопреобразователях с рабочей температурой 500 С (1 j и (2).

Однако указанные материалы имеют недостаточно высокие значения пьезомодуля d =(10-20)- 10 Кл/Н и сравнительно невысокую его стабильность (уход пьезомодуля d =15-20%) — до о

500 С, поэтому они не могут эффективно применяться в датчиках дефектоскопов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пьезокерамический материал на основе слоистого титаната натрия — висмуо 5 В1 Ф 5Т1 0„5 Е 3 3.

Однако известный материал .имеет невысокое значение пьезомодуля d -=

=10 ° 10 " Кл/Н и сравнительно невысокую температурную стабильность (уход пьезомодуля d g"-20%) до 500 С.

Целью изобретения является увеличение пьезоэлектрического модуля и улучшение его стабильности в температурном интервале до 500 С.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий

На В1 »Тiq О », дополнительно содержит PbNbp5Cr«Oq при следукзцем соотношении компонентов, мол.%:

Синтез составов осуществляется по обычной керамической технологии в защитной атмосфере Pb0 в две стадии.

Компоненты состава, мол.%

В1 Т1 0 PbNb » Сг@ О

Температура иервогс синтеза T =850" С, температура второго синтеза Т =900" С продолжительность синтеза 10 ч. Спекание образцов производят методом го5 рячего прессования по следующему режиму: температура 1065-1125 С, давление 19,6 MIIa время выдержки 40 мин.

Поляризацию образцов проводят в полисилоксановой жидкости ПЭС-5 при 180 С в течение 45 мин в поле напряженностью.6,0-7,0 NB М " с последующим охлаждением под полем до 90 С.

Измерение электрофизических парамеров проводят через 24 ч после поля15 ризации в соответствии с ГОСТ 1237080. Электрофизические характеристики исследованных составов приведены в табл. 1.

По сочетанию параметров составы предлагаемой системы превосходят известный и базовый пьезоматериал

ТНаВ-1 (1, используемый в пьезопреобразователях при рабочей температуре 500 С (табл.2). По сравнению с известным материалом значение пьезомодуля d возрастает в 2,0-2,2 раза, а стабильность его улучшается в

1,5-3 раза.

Расширение интервала концентраций

30 PbNbo>Cro Оз ведет к заметному снижению величины пьезомодуля d», например, у составов 3-9 (табл. 1), в которых содержание Nap, Bi Ti О, и

PbNbp < Cr р О BblxopHT за предлагаемые

35 пределы.

Сочетание высоких значений температуры Кюри (Т ) и пьезомодуля d q с его хорошей температурной стабильнос40 тью и низкими значениями диэлектрической проницаемости E,,т /E, позволяет использовать предлагаемый материал в широком температурном интервале (-200)-(500) С в датчиках дефектоско45 пов для контроля качества сварки швов иэделий атомного машиностроения.

Таблица 1

Электрофизические параметры

157 0,22 0,037 1660 550 ?0

154 0,40 0,040 2600 550 22 154247

Продолжение табл.l

Соста ss/ o а 0

11,0

89,0

12,5

87,5

15,0

85,0

20,0

80,0

2,5

97,5

95,0

5 0

6,0

94,0 Т а блица 2

Базовый материал

ТНа В-1 (2) Известный материал

Предлагаемая система

xNapsBi< s Ti 0„sy PbNbo Cr o,s 0

»ig0q у Т10 Е Nа,o х Ла д В1 - Т +01

Состав, вес.%

Состав, мол.X

Состав, моЛ.X

Х = 92,5-90,0

У = 7,5-10,0

Х = 75,78

Х = 100X

У = 23,10

Z= l,12 дузэ 10 э

Кл!Н 20-22.14

Уход d ys, %. (до 500 С) 7-14

20 3з Fî 154 157

130

150

ВНИИПИ Заказ 2620/20 Тирам 605 Подписное

Филиал ЛПП "Патент", г.Умгород, ул.Проектная, Компоненты состава, мол.X

В1 Т1i0, PbNbos Сг О

Электрофпэические параметры т

tg d 10- К Q Т, dps-10 С К /Н

153 0,58 0,030 2500 )550 16

150 0,75 0,020 2600 )550 8

160 1,44 0,027 2640 )550 8

154 2,41 0,037 1860 )550 9

168 0,25 0,025 1540 )550 11

152 0,24 0,034 1580 )550 12

154 0,23 0,035 1600 >550 15