Пъезоэлектрический керамический материал

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий BFv-O.., , ТГОз и W03, о Т л и ч а to щ и и с я тем, ЧТО, с целью пов№шения пьезомодуля d 33, он аоде15жит указанные компоненты в следующем соотно1-1ении, мас.%: BJ jOj74,79-75,90 HbjOs14,22-14,44 ,03-9,62 WOj0,49-1,47° ш с

COOS COBETCHHX

Оссс с

РЕСПУБЛИК

З(50 С 04 .В 35 00 С 04 В 35 46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОтНРЫТИЙ ссс, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н Asòîpñíàìì ссидссссъссвс

Ъ (21) 3389397/29-33 (22) 05. 02. 82 (46) 1509.83. Бюл. 9 34 (72 ) Д.A.Èèòöà, В. Г.Осипян, В.И. Рив кин, И.С.Борисова, Т.K.Êóòóýîâà и Э.Е.Фрейденфельд (71) Ри кский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 666.655(088 ° 8) (56) 1 . Авторское свидетельство

СССР В 497267, кл. С 04 В 35/46, 19 75., 2. Авторское свидетельство СССР .

В 823349, кл. С 04 В 35/00, 1979 (прототип) .

„„SU„„1041536 А (54) (57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий Р! 20, йЬ,0, Tt0>и W03, о тли ч а ю— шийся тем, что, с целью повы,— шения пьезомодуля d он содержит указан ые компонентй в следующем соотноиении, мас.Ъ:

В й0з 74,79- 75,90

14,22-14, 44

7102 9 03 9 62 И0 0,49-1,47

1041536.

Пьезоэлектрический керамический материал по примерам

Показатели

4 ) > ) | Г

Плотность, г/см 7, 78

7,80

7,80 7,82

7,83

7,79

Диэлектрическая проницаемость, Е 120

125

120

120

Изобретение относится к нысокотемпературным материалам для пьезотехники и может быть использовано

s качестве пьезоэлементов для вибропреобразователей специального назначения, работающих в диапазоне высоких частот и при высоких температурах.

Известна высокотемпературная пьеэокерамика на основе титана висмута (1 ), Недостатком пьезокерамики являются низкие температуры Кюри, лежащие в интервале 643-675, что ограничивает температурный ийтервал использования материалов, Наиболее близкой к предлагаемой является керамика на основе слоистого титаната-ниобата висмута с добавкой оксида вольфрама с температурой Кюри 895-925О, используемая до 700О t 2 j которая имеет следующий состав, мас.Ъ:

В 120 75,43-75,53

02 8,63-8,73

НЬ20 14,36-14,54

3 0,30 — 1,48 !

Недостатком этой керамики является низкая пьезоактинность, в частности пьезомодуль d > не пре= вышает 5,6 .10-"г Кл/Н.

Цель изобретения — повышение пьезомодуля d >3.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий В 12 О

Nb О, Ti O, WO содержит указанные компоненты в следующем соотно- шении, мас. %:

В!203 74, 79-75,90

МЬ2 О 14,22-14,44

Т! 02 9,08-9,62

WO, 0,49-1,47

Состав материала соответствует дополнительному введению до

1,5 мас.Ъ Тiо в Вi> TiNb09 с добавками WO

Дополнительная концентрация Тiог в IIE".!.>îâñêèòíoì слое приводит к образованию накансионных дефектов в анионной подрешетке, тем самым способствует спеканию и формированию микроструктуры, следовательно, и повышению пьезоэлектрических свойств керамики .

Для изготовления пьезоэлектрической керамики используют сырье н виде оксидов марки ч.д.а. Смешивание и измельчение компонентов. проводят в водной среде в шаровой

5 мельнице. Перед синтезом нысушеннук шихту брикетируют; Синтез проводят н течение 2 ч при 950 С. Синтезированные брикеты дробят в фарфоровой ступке, затем измельчают н шаровой мельнице в водной среде. Из высушенной шихты прессуют диски диаметром 12 мм, толщиной 1 мм, В качестве связки используют 3%-ный водный раствор полининилоного спирта.

Образцы спекают при 1060-1070 С с выдержкой 2 ч в засыпке из обожженного оксида циркония. Спеченные образцы шлифуют до толщины 1 мм.

Серебрянные электроды наносят методом вжигания. Поляризация образцов осуществляется н полисилоксановой о жидкости при 180 С и напряженности

70 кВ/см.

Пример 1 ° Состав керамики, 25 мас %; В i 03 75,90; тi ог 9,17; йЬ20 14, I4; РОЗ 0,49 (В i ЗТ МЬ09 +

+ 0,5 мас.% Ti0 + 0,5 мас.% WO>).

Пример 2. Состав керамйки, мас.Ъ: В120 75,16; тiог 9,08; Nb205

14, 29; ИО 1, 47 (B I > T I NbOB+ 0, 5 мас.Ъ

30 Ti02 + 1,5 мас.Ъ W03).

Пример 3. Состав керамики, Mac.% 8 120> 75,53; Т!Ог 9 62; Nb20

14,36; W03 0,49 (В I TINbOB+ I, О мас. Ъ

Тi 02 + 0,5 мас.Ъ WO ).

35 Н р и м е р 4. Состав керамики, мас.%: В1го, 74,79; Т1ог 9,52; МЬ20„

14,22; WO 1,47 (В I >TINbOB+1 >О мас.Ъ

Ti02 + 1,5 мас.Ъ Уоз) .

Пример 5. Состав керамики, 40 мас.ь: В го з 75 53; т1о 9,12;

Nb203 14,36; 1 0, 0,99 (Bi iiNbOB+

1мас.Ъ WO>+ 0,5 мас.Ъ Т!Ог) .

Керамика изготовлена по описанной выше технологии.

Пример б. Состав керамики, В гоз 75,16; TI02 9,57;

Nb2Og 14,29; WO g 0,98 (В i 3T i йЬ09+

+1 мас.Ъ WO + 1 мас.Ъ Тi02).

Керамика изготовлена по описанной нише техйологии.

Характеристика пьезоэлектрического керамического материала го примерам 1-6 приведена в таблице

1041536

Продолжение таблицы

Пьезоэлектрический керамический материал по примерам

Т 7

Показатели

Диэлектрические нотери,. tgd"

Температура Кюри (Т„), С

0,006 0,005 0,004 0,004 . 0,004

0,004

905

915, 900

910

920

Пьезомодуль d

10 "2 Кл/Н 7,2

8,4.

7,6

6,8 8,0

6.7 удельное электрическое сопротивление-при

650 С, Ом м

4,2.10 7,3.10 8,2 10 2,3.10 4,2 10 6,3 10

Составитель Н- Фельдман

Редактор Н. Киштулинец Техред И.Метелева Корректор,В. Гирняк.

Заказ 7055/25 Тираж 622"

BHHHIIH Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Как видно из таблицы, предлагаеМая пьезоэлектрическая керамика имеет высокую температуру Кюри, при этом пьезомодуль d по сравнению с прототипом повышает значение от

5,6 ° 10 " до 8,4 .10 " Кл/Н. Оптимальными для высокотемпературного применения являются составы, описанные в примерах 5 и 6. Высокая температура Кюри в сочетаний с повышенной пьезоактивностью, B частности зна чением пьезомодуля d3 и высоким удельным электрическим сопротивлением, позволяет использовать предлагаемый материал для изготовления пьезоэлементов для вибропреобразователей специального наз начения, работающих до 700 С. °

Применение для. изготовления пьезоэлементов керамики с повышенной пьеэоактивностью позволяет повысить качество аппаратуры, что суцественно повышает точность и надежность измерений, а также расширяет область приема сигналов °