Пьезоэлектрический керамический материал

 

, Сотоэ Советских

Социалистических

Республик

ОПКСАНИЕ

ЙЗОБРЕТЕНЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рп ?89458

Ф

„lг. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0901.79 (21) 2711656/29-33 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано231280 Бюллетень ¹47

Дата опубликования описания 23.12,80 (51)М. Кл.

С 04 В 35/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 666.655 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Л. В. Джения, Ю. А. Вусевкер, A. М..Кодоиская и A. И. Сокалло

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государстве тный университет (71) За яв и тель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ КЕРАМИЧЕСКИИ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области пьезотехнихи и может быть использовано для электромеханических преобразователей, работающих в широком диапазоне температур, одноосных сжи- 5 мающих механических нагрузок и одновременно воздействующих повышенной температурой и механического напряжения.

Известен пьезоэлектрический керами-10 ческий материал на основе титана висмута В i4Т Ото .Этот материал характеризуется высокой стабильностью пьез оэлектрической чувст вител ьности в интервале температур 200-400ОС и точка Кюри (То) 675ОС (1 .

Однако верхний предел рабочих темтератур его материалов недостаточно ! высок.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности является сегнетоэлектрик (титанат кальция

Висмута CcLB i4 Т 14 01В) со слоистой пировскитоподобной структурой температурой Кюри (То) 790OC Pj . 25

Материал получают из шихты состава, вес.%:

Са СО 7,4

В 1 0 68,95

Ti 0g. 23,65 30

Сегнетоэлектрик имеет диэлектричес" кую проницаемость Q (

0,4%, но характеризуется низким пьезомодулем d >измеренным в квазистатическом режиме (d+>- =6. 10 к/н) и нестабильностью пьезоэлектрического модуля к воздействию температуры вы-, ше 400ОC.

Обратимые и необратимые изменения пьезомодуля при воздействии одноосного механического сжатия, приложенного вдоль оси поляризации уже прй 400 С составляют более 50%.

Цель изобретения - увеличение пьезоэлектрического модуля d> (< улучшение его стабильности к воздействию температуры и давления в широком температурном диапазоне.

Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал на основе СаВь4 Т4 015 дополнительно содержит С r О и N i О при следующем соотношении компонентов, вес.%:

С r p 0,10-0,31

N 0 0,10-0,31

С а В i4 T 14 О Остальное

Образцы из предполагаемого пьезокерамического материала готовили .

789458

;по обычной керамической технологии .путем двукратного обжига.

В качестве исходных сырьевых материалов используют СаСО>, В!0 О

Тi0, Сr Oe и йi0.

Измене З в диапаз оне механического напря>кения

20-1500 кг/

/см при

T=650 С игнетоэлектрик

CaBi4,Т О В ангенс диэлектрических потерь иэлекьезомодул

d» ioК Н зменение

d g в диапазоне температур 206500С,Ъ зменеДъз в диапаз оне механического напряжения

20"

-1500 кг/

/см, В трическая про ницаемость, Ni 0

С г О Ь

Чистый ьксР %

Ет ЯО

125 0,5

0,05

0,05

30

99,9

99 8 0 1 0 1 . 129 . 1,0

8,3

15

99,65 0,2 0,15 167 0,4

10

10

140 0,8

15

99,5 О 3

0,2

99,3 0,4 0,3 123 1,5 5,5 70 25 80

Тираж 671 Подписной

BHHHIIH Заказ 8966/22 г, Ужгород, ул, Проектная, 4 >илиал ППП Патент, Исходные вещества смешивают в мокром виде и из полученной шихты прессуют брикеты. Брикеты подвергают обжигу при 9000С в течение 2 ч, затем тщательно измельчают в порошок, после чего в качестве связки добавляют небольшое количество поливинилового спирта и прессуют заготовки заданной формы. Спрессованные изделия . .Там же для сравнения представлены пьезоэлектрические параметры составов, содержащиХ добавки С го О и

Й1О в количествах", выходящих за пре1 делы концентрации, указанных в изобретении.

Материал предлагаемого состава характеризуется значением пьезомодуля d> = 12+16 10" к/н (что в 2-2,5 . раза выше, чем у чистого CaBi T.ц 0>) и высокой стабильностью пьезоэлектри. ческого модуля до более высоких температур Т = 650ОС, что на 250 С выС а В i 4 Т, О В.

Необратимые изменения пьезомодуля, измеренного в квазистатическом режиме в диапазоне температур 20650 С практически отсутствуют, а обратимые равны 203.

Яьезокерамический материал предлагаемого состава сохраняет стабильность пьезоэлектрического модуля d при одновременном воздействии темпе.ратуры до 650 С и давления до о

1500 кг/см

Необратимые изменения при этом практически отсутствуют, а обратимые равны 18%. опекают при 1160 С в течение 1 ч.

Скорость подъема температуры 200300 град/ч, Скорость подъема температуры 200-300 град/ч. Электроды наносят методом вжигания серебряной пасты при 800"C в течение 10-15 мин.

Поляризацию осуществляют в полисилоксановой жидкости при 200 С в течение 20 мин в постоянное поле напряженностью 30 кв/см.

Данные измерений пьезоэлектрических и диэлектрических параметров, а также о стабильности пьезоэлектрического модуля к воздействию температуры и давления приведены в таблице.

° У 1

Предлагаемый состав пьезокерамического материала в указанных пределах обеспечивает надежную работу пьезоэлементов, используемых для гтреобразователей в диапазоне температур

20-650©Ñ и комплексном воздействии .температуры до 650 С и давления

1500 кг/см .

Формула изобретения

Пьезоэлектрический керамический

45 материал на основе СаВ!4.Тig0jg-,о тл и ч а ю шийся тем, что, с це- лью увеличения пьезоэлектрического модуля 4, и улучшения его стабильности к воздействию температуры и

gg давления в широком температурном диапазоне, он дополнительно содержит Сг О и Ni0 при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Сг О 0,10-0,31

Ni0. 0,10-0,31

Са В 1,4 T 40 8 Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ,Р 497267, кл. С 04 В 35/00, 1975.

60 2. Кристаллография 12, 717- 719, 1967.