Пьезоэлектрический керамическийматериал
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 170779 (21) 2799106/29-33
Саюз Советских
Сеар ааистических
Рвспубаик! >8233.49 (51) М.- Кл.з с присоединением заявки Н9
С 04 В 35/00
Государственный комитет
СССР но делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 230481,6юллетеиь Й9 15 () ?4)(ббб, 655 (088,8) Дата опубликования описания 2 30481 (72) Авторы изобретения л.A.Шитиа, В.Г.Осипян, т.к.кутунсна, э.к.фнанканВинап
В.И.Ривкин и В.ЛВЮстус (1 : ;
Рижский ордена Трудового Красного Знамени ) - . .политехнический институт (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ
МАТЕРИАЛ
Изобретение относится к высокотемпературным материалам для пьезотехники и может быть использовано для создания электромеханических преобразорателей,работающих в широком диапазоне температур.
Известны высокотемпературные пьезоэлектрические материалы на основе
Р1 Т10 (1) .
Недостатком керамики на основе титаната свинца является низкая температура сегнетоэлектрического фазового перехода (точка Кюри), вследствие чего пьезоактивность керамики сохраняется лишь до 350-450 С ° Ке- !5 рамика на основе ниобата -свинца также имеет низкую точку Кюри (около 570oC), причем получение ее связано с большими технологическими трудностями из-за появления в процессе 20 синтеза несегнетоэлектрической фазы со структурой пирохлора. Пьезокерамику титаната висмута с температурой Кюри 675 С также можно использовать лишь до 500"С, так как при более высокой температуре этот материал теряет свою пьезоактивностьа
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является керамика на основе титаната висмута с ЗО
2 добавкВмн Nb205 и М203. предназначен ная для работы в интервале темпера тур от 20.: до 500оС (21 °
Недостатком этой керамики является низкая температура Кюри, равная
643-667 С, ограничивающая область применения материала.
Цель изобретения - повышение верхнего предела рабочей температуры.
Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий В1еО, ЙЬ О и
Т10, дополнительно содержит ЫОв прис следующем соотйошении компонентов. масс.Ъ!
В1 О 75,53-76,43
Nb@0@ 14,36-14,54
Т10 8,63-8,73
ИО . 0,30-1В48
Состав керамики можно также выразить следующим образом:
В19Т1НЬО + 0,3-1,48 вес.Ф И09
Для изготовления пьеэокерамики используют сырье в виде оксидов марки чда ° Смешивание и измельчеяие компонентов проводят в яшмовом барабане в водной среде в течение
12 ч. Шликер высушивают при 120 С. Из приготовленной шихты под удельным давлением 800 кг/см прессуют бри823349
"Температура Кюри Т С 920
Пьезомодуль dg> 10 к/Н 4,6
Удельное электрическое сопротивление р 600 о 10 а м 9,6
Пример 3. Состав керамики, масс.Ъ: В120З 75,90, Т10, 8,67, -Nbg0gl4;44 и WOg 0,99.
Материал готовят по описанной техо нологии. Температура спекания 1060 С при 2-часовой выдержке. Поляризация в среде сжатого воздуха при 2200С и напряженности 4 5 кВ/мм.
Полученная пьезокерамика имеет следующие параметры:
Плотность, г/см9
Диэлектрическая проницаемость Е 125 диэлектрические потери1фа0,0049
Температура Кюри, 910
Пьеэомодуль аз% .
10 к/Н 5,6
Удельное электрическое сопротивление р 600, 106я, м 7,4
Пример 4. Состав керамики масс,В: Bi>0>75,53, Т10< 8,63, НЬ 0 14,36 и W03 1,48.
Материал готовился по описанной выше технологии. Температура спекания 1060 С при 2-часовой выдержке.
Поляризация в среде сжатого возду" ха при 220 С и напряженности.4,5 кВ/мм.
Полученная пьезокь,.амика характеризуется следующими параметрами:
Плотность, г/см 3 7, 72
Диэлектрическая прони-. цаемость E 120
Диэлектрические потери tg o 0,0050
Температура Кюри Тк, С 895
Пьезомодуль ЙЗз, 10 к/Н 3,2
Удельное электрическое сопротивление р 600 о
106A м 0,78
Формула изобретения
Пьезоэлектрический керамический материал, включающий BigO), NbgOg и Т10 ; отличающийся тем, что, с целью повышейия верхнего предела рабочей температуры, он дополнительно содержит W09 при следующем соотношении компонентов, масс. В:
Bi- 203 75,53-76,43
НЬ 05 14,36-14,54
Òi0 8, 63-8, 73
WO3 0,30-1,48
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Японии 9 49-29306, кл, G 2 С 23, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР .
9 449977226677,, кклл, С 04 В 35/00, 1974 (прототип) .
94/29 Тираж 660 Подписное кеты для синтез который осуществляо
I ют при 820 С и 2 — часовой выдержке. СинтезироВанные брикеты дробят и измельчают в яшмовом барабане в водной среде .в течение 24 ч. Из высушенной шихты под удельным давлением 1000 кг/см2 прессуют диски раэ5 мером 10xl 5 мм. В качестве связки используют 3%-ный водный раствор noJIHBHHHJIoBoro спирта..Образцы спекают при 1060-1080 С и 2-часовой выдержке. Электроды наносят методом
t0 вжигания Серебра при 800 С. Поляризацию образцов проводят при 220"С и напряженности 4,5 кВ/мм в среде сжатого воздуха. Полученная пьезокерамика имеет следующие значения параметров:
Плотность, г/см 7,48-7,72
Диэлектрическая проницаемость Е 115-125
Диэлектрические потери tg 6
Температура Кюри
Т„, ОС 895-925
Пьезомодуль dye,10 к/Н 2,7-5,6
Удельное электрйчес- 25 кое сопротивление при 600 С р 10 р. м 0,42-9,6
Пример l. Состав керамики, масс.Ъ: Big0 76,43, Т10< 8,73, Nb20g 14 54 и ЧОг О 30 °
Материал готовят по описанной технологии. Температура спекания 1080 С, время спускания 2 ч. Поляризация в среде сжатого воздуха при 220 С и напряженности 4,5 кВ/мм.
Полученная керамика характеризует.ся следующими параметрами:
Плотность, г/см 7,48
Диэлектрическая проницаемость Я .
Диэлектрические потери tg Ь .Температура Кюри Т, С 925
Пьезомодуль d>>, l0 к/Н 2,7 45
Удельное электрическое сопротивление р 6000 10 1. м 0,42
Пример 2. Состав керамики, масс,Ъ: В1 0 76,28, Т10 8,72, 50
NbgOgl4,51 II W09 0,49.
Материал готовят по описанной технологии. Температура спекания
1070 С при 2-часовой выдержке. Поляризация в среде сжатого воздуха при 220 С и напряженности 4,5 кВ/мм.
Полученная пьезокерамика характеризуется следующими параметрами:
Плотность, г/см 7,54
Диэлектрическая проницаемость Е еО
Диэлектрические потери tgS
7,68
0,0048-0,0060
0,0060
123
0,0048
Заказ 19
ВНИИПИ
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 г
