Пьезоэлектрический керамический материал
ОЛ ИСАН ИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (iii939426 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12, 12. 80 (21) 3216589/29-33 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 30. 06. 82, Бюллетень № 24
Дата опубликования описания 30. 06. 82
{51)М. Кл.
С 04 В 35/46 гасударственный камнтет
СССР
60 делам нзабретеннй н открытий
{53) УДК 666.655 (088. 8) Е; Г.фесенко, А.Я.Данцигер, О. Н,Разумовская, С.И.Дудкина, В.С.филипьев и E.Ñ.Öèõîöêèé (72) Авторы кзобретения
Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано для создания электроакустических преоб". разователей.
Известны 3 и 4-компонентные системы на основе твердых растворов, включающие PbTi03, PbZr03 и один или два других компонента, напри.мер Pb(Nb Со1(3 ) Оз и РЬ(ИщМд,()О
Ь("1(9 4ЧЛ. )03
Pb(W)(g Мд,1 ) О3 (2).
Составы этих систем,"принадлежа-: щие морфотропной области, имеют следующие параметры F33/fg = 922
-т
4850, Кр — — 0,40 — 0,633, d3g = (126 - 247) 1О Кл Н ", цг3.1 = (5,7 — 9,2)- 10 В -.и-Н " Т к —— — (150 - 234) С.
Некоторые составы этих систем имеют высокие значения диэлектричест кой проницаемости (t33Ло =- 2563
4850). Однако значения коэффициента электромеханической связи при этом низкие КР = 0,54 - 0,562 что приводит к недостаточно высоким значениям пьезомодуля (d 3< = (170247) ° 10 < Кл-Н ") и пьезоэлектрического коэффициента напряжения д3 (5,7 7 5)»10-3 В-м Н
3 которые не удовлетворяют современ" ным требованиям к пьезоматериалам для электроакустических преобразователей (микрофоны, гидрофоны,и т.д.) .
Наиболее близок к предлагаемому пьезоэлектрический керамический ма" териал, Г3), содержащий РЬТ103, PbZrO3, PbW (q Н1.1(О и PbMqgCoqg+ при следующем соотношении, мол.ь.
РЬТ10з 37,5-45,0
zo PbZrO 35,7-43,9
РЬЧ,Щ Nit(2 03 . 5,4-13,0
РЬЧ 1(Со(10 03 4,1-11,0
Составы этой системы имеют при диэлектрической проницаемости
939426
6>> /gy = 1686 - 3577 следующие знаТ чения: Кр = 0 523 0 633; (139 - 195) ° 10 " Кл-Н-" и 9 1 (6,2 - 9,2)х10-" В ° м.Н, что также не обеспечивает требуемых характеристик электроакустических преобразователей.
Цель изобретения — повышение коэффициента электромеханической связи, пьезоэлектрического модуля и пьезоэлектрического коэффициента напряжения.
Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий РЬТ10
PbZr0, РЬ(И1щ Ni g )0 дополнительно содержит РЬ(Ч,1р Cd )0 при следующем соотношении компонентов, мол.3:
PbTi0g 37 5 47ю5
РЬ2го 38,27-45,3
РЬ(Ч„, И1„/ )О 4,88-13,02
РЬ(14,1Д Cdg)g )0 2,84-7,4
Синтез составов предлагаемого лье аскера мичес кого мате риала осу4 ществлялся по обычной керамической технологии. Температура синтеза750 С и с2 = 800 С, продолжительность - 4 и 5 ч соответственно.
Спекание образцов проводят методом горячего прессования по следующему режиму: температура 1045-1170оС, давление 19,6 МПа, время выдержки
40 мин. Поляризацию образцов прово)O дят в полиэтиленсилоксановой жидкости ПЭС-5 при 140 С в течение 25 мин в поле .напряженностью 3,6-4,4 МВм " с последующим охлаждением под полем до 90 С в течение 20 мин. Измео
15 рение электрофизических параметров проводят через 24 ч после поляризации.
Результаты из рения Е4/бо тангенса угла диэлектрических потерь
tg d, удельного объемного сопротивления PV, Rp, d gg, g „, механической добротности 8, точки Кюри Тк, скорости звука Vg приведены в табли25 це.
939426
34 \ LA
CO СЧ
СЧ М м м
Л СО
cv м м м
СЧ м м м о
LA м м о
+ о о м
0 л
СЧ М о м м m
СО О
СЧ м
СЧ
CV СЧ о
СЧ о
СЧ
СЧ! 1 л 1
1 О(!
1 I
LA О г
О
С«3 о о о
О О л LA
О О аА О м ч:3 л °
О» 1
CO CA с m
CA
СЧ
3 о
СО
3Л
СО аА л
1 vXt
e ° )r
I С!3 СО
1
1
I
1
I
I (4 т
СЧ 0 1
М СЛ
CV л
CD
СЧ О
3Л л
О л а
3Ф
X.
333
CL
tU,3+
СО
СО
Ч.(CD м О О СЧ
LA LA л л о о
О м О м
34\ л л о о
СЧ
0 ъо
О м
СО СО О 34\ о о
LA
СЧ
Ш о
01
LA
Ю"
I С Э
О:я О
CD ао
О ID СCO ° л
LA 01 л л о
СО л
СЧ
1 л
Ю о л о
01 О л о О л» CO л м
О
СЧ
m л о
СМ б Ж
О О
° Я) о м м
О LA м ч> О О \
О LA оо л
СЧ CO
О л
CD
СЧ
О
С(\ м м о
О
СЧ
LA о о
СЧ СЧ
-=3 О
СЧ СЧ
I I
1 1
1 0 " Р."433("3"(3С С 3
I ..
1
I
1 !
1
1
1
1
3
1
I
1
1
1. о м
an 3
0 СЧ л .ф м
CD
-Ф
34\
4 Ю
ОО л
СЧ .
О Ф
CO л О
CO
3 1
1 I 0 ". N + 50 d
I 1 ! . I
1 1 0-32ЧЬ ! 1 оХО с
О
33)
z
fg
И а
333
СХ о
3 Э
СО
СЧ
М СЧ
LA О л сО м
CO
-з.
СЧ
М3 л
LA 34Ъ ъО л л
СЧ
CA л
С!0 м
01 л
1«
an л л
ОО СЧ
С(\
СЧ
ОЪ
CV сГ\ лм ф ф
CD о
° . LA
0 ОЪ л
СЧ
-Ф
QO » л л сл м
ct л
3 (\
О щ о
c4 LA
-Ф
О LA о сЧ
aA LA!
«л м о о л
LA CD.«С
LA
СЧ.
CD л
-Ф !
V l33
О 33!И о
1 !
I
1 !
1 ! б
I
I
I
3
I
1
I !
I
l
1
l
I
I !
I !
1
1
1
I
I
l
1
I
1
1
1 !
I !
1
I
I
1
1
I
I о
1(С3 о (1 б(С
С.4
CD а (60ЫЧд, - 2 М СЧ
СЧ л
ЧЭ ъО
М .б 3Л О
I
1 !
1
I !
1
I !
I
1
1 !
1
1 !
1
I
I ..
I
I
1
1
I
I б
I
1
1
1 !
1
I
I
3
I
I
I
1
3
I
1
3
1
1
I
1
1
1
1
1
1
1
1 !
1
I
1
1
1 ! !
1
939426
Формула изобретения
Составитель Н. Фельдман
Редактор Л,Пчелинская Техред И. Гайду Корректор Ю. Макаренко
Заказ 4583/34 Тираж 641 Под пи сное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, N-35, Раушская наб,, д, 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Как видно из таблицы составы, принадлежащие морфотропной области
1, 2, 5, 11 и 12, имеют значения
- коэффициента электромеханической связи, пьезомодуля и пьезочувствительности: Kp = 0,583 - 0,692;
dye = (159 - 278) -10 К -Н-"
g 1 = (7,6 - 10,8)-10 6-м-Н "при диэлектрической проницаемости
Яэ9/Eo.= 2020 3330 Расширение ин т
1 тервала концентрации РЬТ10 или
PbZr0 сверх указанного интервала приводит к снижению пьезочувствительности.
Лучшие составы 1, 5 и 11 имеют высокие значения Кр = 0,681 " 0,692, d>< = (232 - 278).10 " Кл-Н
g „= (9,3 — 10,8)-10 В м Н ",что позволяет увеличить чувствительность приемных электроакустических преобразователей и уменьшить их габариты.
Кроме того, предлагаемый пьезо,.керамический материал спекается при более низких температурах Тсп
1045 — 1170 С по сравнению с известными Тсп — — 1080 - 1280 С, что делае т е ro более технологи ч ным и экономически выгодным для промышленного пройзводства.
Пьезоэлектрический керамический материал, включающий P ЬТ i 0, P Ь Zr Og и РЬ(Я1 Н11 ) o>, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коэффициента электромеханической связи, пьезоэлектрического модуля и пьезоэлектрического коэффициента напряжения„ он дополнительно содержит РЬ(W1 q Cdqig ) 02 при следую-. щем соотношении компонентов, мол.ф:
РЬТ!03 37,5-47,5
РЬ2гОз 38,27-45,3
Pb(W1tg N iq(0) 0g 4,88-13,02
20 Рь(Ч1!ЯС 4Ю) Оь 2,84-7,4
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
V 431756, кл. С 04 В 35/46, 197" °
2 2. Авторское свидетельство СССР
М 435755, кл. С 04 В 35/46, 1974.
3. Авторское свидетельство СССР
N 435754, кл. С 04 В 35/46, 1974.
