Пьезоэлектрический керамический материал

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИ;ЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе титаната висмута с добавкой окиского соединения вольфрама, отличающийс я тем, что, с целью повышения пьезомодуля dj, и улучшения его температурной стабильности, он содержит в качестве титаната висмута BijTiTaOj, a в качестве добавки BijWOg при следзтющем соотношении компонентов , мас.%: BijTiTaO.,91,31-97,89 . BijWOg2,11-8,69

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COIIVI

РЕСПУБЛИК аа а11

3(5р С 04 В 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3557228/29-33 (22) 28.02.83 (46) 15.06.84. Бюл. В 22 (72) Т.К.Кутузова, Д.А. Шитца, Э.Ж. Фрейденфельд и В.И. Ривкин (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 666 ° 655(088.8) (56) 1. Патент Японии В 49-29306 ° кл. 62 с 23, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

В 823349, кл. С 04 В 35/00, 1979. (54) (57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИ; ЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе титаната висмута с добавкой окисного соединения вольфрама, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения

° пьезомодуля Й, и улучшения его температурной стабильности, он содержит в качестве титаната висмута

Bi TiTa0, а в качестве добавки

Bi 906 при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Bi Т1ТаОз 91, 31-97, 89

Вд2 УО 2,11-8,69

1097578

Таблица 1

1з Т1ТаОЗ

Таблица 2

Показатели

8,29

Плотность, р, г/смз

8,30

8,32

8,40

128

120

100

132

0,007

0,007

0,009

10,0

8 5

6,0

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам с высокой температурой фазового перехода. Оно может быть использовано в аппаратуре с широким рабочим интер- 5 валом температур.

Известны высокотемпературные пьезоэлектрические материалы на основе И С 3 О3.

Недостатком керамики на основе

PbTiO, является. низкая точка Кюри, вследствие чего пьезоактивность керамики сохраняется лишь до 350-420 С.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является пьезо" 15 электрический керамический материал

Э на основе Bi TiNb0 с добавкой 0,31, 48 X WOç

Недостатком этой керамики является сравнительно низкая пьезоактивность.

Целью изобретения является повышение значения пьезомодуля dz, и улуч шение его температурной стабильности.

Поставленная цель достигается тем, 5 что пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната висмута с добавкой окисного соединения вольфрама содержит в качестве титаната висмута Bi3TiTaO> а в качестве добав-30 ки Bi WO при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

В1зТ1Та09 91,31-97,89

312 ЫО 2,11-8,69

Титанат-танталат висмута(31 TiTaO ) о з ,синтезируют при 820 С 2 ч. Для изготовления шихты используют окислы

Bi, О,, TiO,, Та, О марки"ч.д.а. Смешивание окислов проводят в яшмовом барабане в среде иэонропилового 40

Диэлектрическая проницаемость, Диэлектрические потери, с@ ь 0,006

Пьезомодуль d 10 Кл/ц 7,6

Максимальный уход пьезомодуля в интервале 20спирта в течение 20 ч. Затем шликер высушивают при 120 С и запрессовызывают для синтеза в брикет под давлением 800 кг/см .Помол после синтеза проводят также в яшмовом барабане в течение 20 ч, в среде изопропилового спирта.

Вольфрамат висмута (Bi WOь) синтезируют при 780 С из окислов В1, Оз и

W0, марки ч.д.а. Помол и измельчение проводят при тех же технологических условиях, что и Bi TiTaOä. Затем., исходя из расчетной формулы, синтезированные Bi TiTaO и Bi WOь смешивают в яшмовом барабане в течение 8 ч в среде изопропилового спирта. Из высушенной смеси прессуют диски диаметром

10 мм под давлением 1000 кг/см . В качестве связки используют 37.-ный раствор поливинилового спирта. Спекание проводят при 1170-1180 С с выдержкой 1 ч.

Для поляризации образцов в качестве электродов наносят платино-палла- диевую пасту, которую вжигают при о

1100 С. Поляризацию образцов проводят при 150 С и напряженности 4550 кВ/см в полисилоксановой жидкости.

В табл. 1 приведены составы пьезокерамического материала, а в табл.2их свойства.,89 96,46 92,80 91,31

В12 ы04 2,11 3,54 7,20 8,69

Состав по примерам

) 2 3

1097578

Продолжение табл. 2

Состав по примерам

1 1 *

Показатели

700 С от значения при

20 С, Ж

Удельное электрическое сопротивление при

600 С 10, Ом м

6,7

2,6

3,0

2,5

Механическая добротность, QM

4400

4500

4700

4800

Составитель Н. Фельдман

Техред М.Надь. Корректор Г. Огар

Редактор Т. Колб

Заказ 4135/19 Тираж 606 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Как видно иэ таблицы, при модифицированини титаната-танталата висмута (В Т ТаОэ) вольфраматом висмута (Bi M0<) пьезомодуль d„ óâåëè÷èâàется.от 5,6 ° 10" Кл/Н у прототипа до 10 -10 Кл/Н у предлагаемого материала.

Температурная зависимость пьезомодуля Й изучена до 700 С. При этом необратимые потери оказываются ниже 5Х, обратимые 8-11Ж в зависимости от химического состава керамики. Таким образом, эти составы могут быть использованы на рабочую темпера20 туру 700 С.

Предлагаемый материал предназначен для изготовления пьезоэлементов для вибропреобразователей специального назначения, работающих до 700 С.

Применение полученной пьезокерамики приводит к повышению чувствительности аппаратуры и точности измерений, расширяет диапазон измерений. Кроме того, материал может быть использован в ультразвуковой и фильтровой технике,в акустике и приборостроении.