Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано для высокочастотных преобразователей, в частности преобразователей сдвиговых колебаний, различного рода ультразвуковых устройств -(ультразвуковые линии задержки, ультразвуковая аппаратура диагностики, акселерометрии).

Для высокочастотных преобразователей необходимы материалы, сочетаю« щие низкую диэлектрическую проницаемость с высокими значениями коэффициента электромеханической связи .и пьезочувствительности. Необходима также высокая температурная стабильность резонансной частоты в широком интервале температур.

-Известны пьезокерамические материалы на основе титанатацирконата свинца P ).

Эти материалы имеют высокую диэлектрическую проницаемость при относительно низком коэффициенте электромеханической связи и низкой ьезочувстьительности.

Наиболее близким к предлагаемому является материал P2) состава:

PbT 0

40-50

PbZ r0) 45-55

P ЬЧ 8 i i> 0 q 2-7,5

5 Оптимальные составы имеют высокую температуру Кюри (Т к = 340 С), высокие значения коэффициентов электромеханической связи. Например, при сдвиговых колебаниях по толцине

1р К 0,68-0,71. Тем не менее, пьезочувствительность этих составов недостаточно высокая (g< = (35,8 -37,8) 10 В-м/Н) из-за высокой диэлектрической проницаемости (Е, „ 1 Ео = 1400-1690). Кроме того, отйосительное отклонение частоты

S 6,/f в интервале рабочих температур (от -60 С до +85 С) от частоты, измеренной при 20"С, велико и составляет.для этих составов 6,8-12,9%. (Значения Е т„ /Е„, gz< Q Sg /fy полУчены в результате дополнительного испытания системы PbTiO> - PbZrO> . "PbW p 8 1тр 0 °:

Цель изобретения вЂ” снижение диэлектрической проницаемости : „ о, т повышение пьезоэлектрического коэффициента g и улучшение температурной

30 стабильности резонансной частоты.

833837

Поставленная цель достйгается тем, что известный пьезоэлектрический керамический материал, включающий PbZr0, РЬТ(ОЗ и РЬЦ (В1ц О, .Дополнительно содержит Ип02 или

Cr О при следующем соотношении компонентов, масс.Ъ:

PbTiO 39,39-41,36

РЬЙц ц 0

2, 73-2, 77

ИпО или Cr О 0.,2-0,3

PbZ r0>

Остальное

В таблице приведены составы предлагаемого пьезокерамического материала.

Синтез предлагаемого. материала осуществляется по обычной керамической технологии в защитной атмосфере

PbO. Температура синтеза 750-800 С продолжительность 4-10 ч. Спекание проводится методом горячего прессования по следующему режиму: температура 1060-1170 С, давление 200 кг/см, 2 время выдержки 40 мин. Поляризация образцов производится в -силиконовом масле при температуре 160 С в течение 45 мин в поле напряженностью

20 кВ/см с последующим охлаждением псд полем до 90 С.

Как видно..из таблицы, предлагаемый материал отличается пониженными значениями Я„„ /F .(860-1150), более высокой пьезочувствительностью (g<< (38,7-44,2). 10 В ° м/Н), повышейной температурной стабильностью резонансной частоты (Sg+/f> = 2,5-5,2%. Составы 3, 6 и 10 имеют наибслее высокие значения пьезочувствиf0 тельности, 9„ = (42,2-44,2) 10 В.м/Щ

Необходимо отметить, что все составы предлагаемого материала имеют высокие значения коэффициента электромеханической связи (К = 0,67-0,7),, практически не уступающие значениям коэффициента связи в известном материале. Кроме того, составы характеризуются высокой температурой Кюри (Т = 322-352 С). По сочетанию параметров состав 10 является наиболее эффективным: ЯД/ f = 860, К.г = 0,7, g<<= 44,2 ° 10 В м/Н, 5 /Е = 2,5Ъ.

Примеры 13-15 демонстрйруют ухудшение свойств материала в результате выхода за пределы предлагаемой концентрации компонентов.

833837

t u

10 (с °

1: ЪС I

1 -3 1

1 I

1 .

3 о о

Ю 1

I 001

1 + 1

1 I

I мot

1 Ц I

3 с

>.Ю (Ц IO 0

1 1

I ф

I а3«(ч ! о !!

1 д а

1 .р

1 с(1

1 а

ICt

l "1

I CCI 1 (Ю !

1 W 1

Е ч.

1 св СС((I 1

1-.

I 1! t

3 (СЪ (ъI С 1! 1

l 1 (1

I 1 о! 3 3 3

3 (-

1 о ((3 рф х

1 «у

g.о о

1 3.3.1

1 03

I C« о

1 1 а« I

3 Ю

1, 3 С

1 1 Е 1

1 вЂ”

3Ф

Ф Ю 1

1 о .и 3.- 4

t П(t 00 (Е l

1 с

О (.

Н)О. х t

Gl \ х t

О(ю

I 3

I (Ч

О(л

И I o. ! 1 I

1 1 ф 1

1 Ю I

l вЂ” 1 ((-! л

1 IO

l (.3 о о и

СЪ(Ю СЧ с3 3 СЧ

< Ъ Ю M

СЧ сФ Ф

РЪ ЗсЪ

0Ъ

РЪ

РЪ -3 . \D СО с с с

ЗсЪ СЧ РЪ

1О с

РЪ а-4 ЧР .с с

° Ф СЪ

РЪ U3 с л Ю РЪ

Ul СЧ с с

СЧ IA

Ю СЧ СЧ с с с

33Ъ 3О . 3

Ю 3О с с

Ю ОЪ сй 4 Ъ

ОЪ сФ .СЧ . 00 с с с с

Сс el СЧ СЧ

С Ъ с3 3

3СЪ с

° Ф

СЧ с с

CO СЧ

ЗсЪ чф

С0 с, ФЪ

ЗсЪ

IA с

° Ф

6Ъ с

СЧ

ПЪ

С3 с

ЗсЪ

3 t 00

333 \О Ч> с с с

Ю Ю Ю

00 lD с

С(Ъ

1О с

С33 00

lD lD с с

Ю Ю

Сс

CO 3 с с

Ю Ю

ОЪ

3О с

ОЪ

lO с

CO с

С3 (с с

С3

С с с

Ю Ю Ю

Ю Ю 3

i-3 ОЪ Ctl -3

Ю Ю

Ul РЪ т< О\ г4

Ю Ю Ю

CJI

СЪ ь

% 3

С0 сР

% «

С Ъ

° Ф

% 3

0Ъ с

СЧ с ь

СЧ с

С3

С (с

РЪ с

0Ъ с

С3

I 1

CV с с

Ю О

ЗсЪ с с

СЧ с

С0

Yl с ь

СЧ с

I 1

3 О

1 с вЂ” с

СЧ СЧ 1

1О РЪ 1О

Сс с с с

СЧ СЧ СЧ

Ul 1О

Сс с с

СЧ СЧ

РЪ (с с

СЧ

33Ъ 333 3

Сс с с с.СЧ СЧ

\Ф

Сс с

СЧ

Сс с

СЧ

СЧ 00 . СЧ

333 3(Ъ EO с с, с (.с а 33Ъ 3(Ъ

Ю (СЧ О Ф Ю с с с

3О IA . 3(Ъ

3(Ъ . 3(Ъ 3(Ъ а Ю

ЧЭ Ю с с

3О 333

IA lA

1О с

\О

3(Ъ

С Ъ \О

3О IA с с Ф Ul

lA IA

СЧ Ю

3О 3 с с

3(Ъ Ct

lA IA

Ю CO

С Ъ СЧ 1 с ° I

СЧ т 3 I

° 3 Е 3

3(Ъ 1 с-3 I

° Ф

ЗсЪ с

СЧ

° Ф

1О

РЪ с н с3

СЧ

С Ъ с

% 3 ч( с3 3О

4"Ъ РЪ с с

Ю «

° Ф

С(Ъ

РЪ с

° Ф

СЧ . О\ СЧ с(Г Ъ ср с с»: с

О\ ОЪ 033

РЪ С (РЪ

Ch C33 «3

С Ъ С (Ю с с с

ОЪ Ю Ю с(сФ а-4 СЧ ЗсЪ CP IA Ю. (с CO Ol

СЧ

0Ъ 3

РЪ

I (I

ОЪ I с 3

СЧ 1 л

3(Ъ I

С"Ъ . 1

Ul ) 303 1 с 3

00.ОЪ I

) 1

33 с

1I! I

833837

Формула изобретения

PbTiOs

РЬЫ ЬВ а аэ

МпО или Сп О

PbZrO9

39,39-41,36

2,73-2,77

0,2-0,3

Остальное

Составитель Н.фельдман

Техред A. Бабинец Корректор М.Коста

Редактор Н.Бушаева

Эаказ 3925/33 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Пьезоэлектрический керамический материал, включающий PblrO>, PbTiO и PbMq@BfgyO, о тли ча ющ и йс я тем, что, с целью снижения диэлектрической проницаемости E I f oi т повышения пьезоэлектрического коэффициента g и улучшения температурной стабильности резонансной частоты, он дополнительно содержит МпО или С r g О, прн следующем соотношении компонентов, масс.Ъ:

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 4024081, кл. 252-62.9, 1977.

,2. Авторское свидетельство СССР

Р 392883, кл. С 04 В 35/00, 1972.

Способ получения сегнетокерами-ческих материалов // 829603

Способ изготовления пъезокерами-ческих элементов // 823348

Пьезоэлектрический керамическийматериал // 814970

Пьезоэлектрический керамическийматериал // 812784

Пьезоэлектрический керамическийматериал // 810646

Пьезоэлектрический керамическийматериал // 810645

Способ получения сегнетоэлектрических материалов // 791701

Пьезоэлектрический керамический материал // 791700

Пьезоэлектрический керамический материал // 789460

Способ получения пьезокерамических материалов на основе цирконата-титаната свинца // 2116990

Изобретение относится к технологии производства материалов для радиоэлектронной промышленности, а более конкретно к производству пьезокерамических материалов (ПКМ) на основе цирконата-титаната свинца (ЦТС)

Пьезокерамический материал // 2152371

Изобретение относится к области пьезоэлектрических керамических материалов, отличающихся повышенной чувствительностью к механическому напряжению

Пьезоэлектрический керамический материал // 2185351

Изобретение относится к области пьезоэлектрических керамических материалов и может быть использовано для создания электромеханических преобразователей, работающих в широком диапазоне температур и давлений

Пьезокерамический материал // 2186748

Пьезокерамический материал // 2219143

Изобретение относится к области сегнетожестких пьезокерамических материалов

Пьезокерамический материал // 2288902

Изобретение относится к области сегнетомягких пьезокерамических материалов, предназначенных для ультразвуковых устройств, работающих в режиме приема, различных пьезодатчиков, а также для устройств монолитного типа, таких как многослойные пьезоэлектрические актюаторы

Пьезокерамический материал // 2357942

Изобретение относится к области сегнетожестких пьезокерамических материалов, устойчивых к электрическим и механическим воздействиям, предназначенных для ультразвуковых устройств, в том числе многослойных и работающих при сильных электрических и механических воздействиях

Способ получения нанопорошков соединений на основе оксидов титана, свинца и циркония // 2379259

Изобретение относится к химической технологии получения нанопорошков композиционных материалов на основе оксидов свинца, титана и циркония, используемых для получения керамики со специальными свойствами

Способ получения пьезокерамических материалов // 2058963

Изобретение относится к способам производства пьезокерамических порошкообразных материалов и может быть использовано при изготовлении электромеханических преобразователей и пьезотрансформаторов

Диэлектрический керамический материал, состав пасты для толстой пленки и способ получения диэлектрического керамического материала // 2075462