Пьезоэлектрический керамический материал
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
IQ
/= ——
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.01. 81 (2>) 3270457/29-33 (51) М. КП °
С 04 В 35/49 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий ($3) УДК 666 . 655 (088. 8) Опубликовано 2311.82, Бюллетень ¹43
Дата опубликования описания 23 .11. 82
Е.Г.Фесенко, А.Я.Данцигер, О.Н.Разумовская, Н.В.Дергунова, С.И.Дудкина, A.Н.Клевцов и В.A.Ñåðâóëè
1 (72) Авторы изобретения
Ростовский ордена Трудового Красного Знаменигосударственный университет (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ
МАТЕРИАЛ
Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано для создания высокочастотных преобразователей, в частности для дефектоско пов, работающих в условиях повышенной температуры.
Известны пьезокерамические материалы на основе чвтырехкомпонентных систем твердых растворов, содержащих PbTi05 и PbZrOq и два других компонента типа РЬВ 4 DAO 1)
Однако укаэанные материалы имеют недостаточно высокую температуру
Кюри Тк 360оС и поэтому не могут применяться при повышенных рабочих температурах (300-320о С) . Кроме того, многие из укаэанных материалов обладают недостаточно низкими значениями диэлектрической проницаемости, необходимыми для работы в высокочастотном диапазоне.
Наиболее,близкой к изобретению является трвхкомпонентная система 2), содержащая PbTiOq, PbZrO, Pb_#_< Cd 0
4т- Ь з в следующих количествах, мол.Ъ:
РЬТ10к 42,0-45,0
PhZr0+ 53,0
РЬЫ„ Сс . Оэ 2,0-5 0
Однако известные материалы при высоком коэффициенте электромеханической связи K < = 0,57-0,63 имеют недостаточно высокие температуры
Кюри Т = 339-359 С, низкую температурную стабильность электрофизических параметров и недостаточно низкие значения диэлектрической проницаемости Я т / с = 780-840.
Целью изобретения является повышение точки Кюри, улучшение температурной стабильности электрофизических параметров, снижение диэлектрической проницаемости и температуры спекания. указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий PbTiO>, PbZr09 и РЪЩ СЙ, ) Ов, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мол.%:
РЬТ10 в 61,0-75,0
PbZr09 10,0-37,0
Pb (W„ Cd) ) О, Синтез составов осуществляется по обычной керамической технологии в защитной атмосфере PhO. Температура синтеза 850оC, продолжительность
30 10 ч. Спекание образцов производит975681 ся методом горячего прессования по следующему режиму: температура 10251180 С, давление 19,6 ИПа, время выдержки 40 мин.
Температуры спекания составов приведены в табл. 1.
Поляризация образцов проводится в полиэтилсилоксановой жидкости
ПЭС-5 при 140 С в течение 45 мин в поле напряженностью 4,0-4,3 МВ гл с последующим охлаждением под полем до 90оС
Измерение электрофизических параметров проводится через 24 ч после поляризации в соответствии с
ГОСТ 12370-72.
Электрофизические характеристики исследованных составов приведены в табл. 2. Составы имеют следующие значения: температура Кюри Tq =
397-455 С коэффициент электромеханической связи Kp = 0,083-0,320, диэлектрическая проницаемость
Е,i <, = 233-460.
Результаты измерения температурной стабильности электрофизических параметров предлагаемого и известного материалов приведены в табл. 3.
Расширение интервала концентраций PbTi0 или PbZrO предлагаемого пьезокерамического материала приводит либо к резкому снижению коэффициента электромеханической связи, 5 пьезомодуля, либо к снижению температуры сегнетоэлектрического фазового перехода Т и повышению диэлектрической проницаемости.
Предлагаемый пьезокерамический материал спекается при более низких темпэpатуpаx (Т = 1025-1180 C) по сравнению с известными (Т в =
1080-1280 C), что делает его более техно. огичным и экономически выгодным для промышленного производства.
Сочетание высоких значений температуры Кюри Т с низкими значениями диэлектрической проницаемости
/f при сравнит .льно высоких значениях коэффициента электромеханической связи Кр и пьезомодуля
Й „ (табл. 1) позволяет использовать предлагаемый материал для создания высокочастотных пьезопреобразователей, работающих при повышенных температурах °
Ю
LA т4
М 3
Г4
Ю ,- LO
C)
LA
Ю т-4
C)
Ю
%.1
C)
C)
О1
ГЧ
М
%-1
1О
Ю м т
% 1
Ю с3 м
Ю с-1
Ю сО -4 1
С 4
Ю
Г м
Ю с-4
Ю
Г
Ю
% !
Ю
О) Ю
Ю (Ч
C) М
О) 1О с-1
Ю
C) -1
Ю
М
Ю
C)
М
Г 4
Ю
LA т-1
М
LCl
Г4
Ю
LA
1О
Ю с
Ю м
Ю
О1 Ю
G) (л о
Х
Ю м м
Ю с
LA 0
Р3 (б о о
Ю
Г
Ю -4
Ю
СО
C) с-!
Ю
О) Ю
Ю
Го
Д др
Ю
Ю (4
Ю
Ю
1 о ! ч ж
Э х о
9
g х
fd
М
Р, Ql
Ct о и
Ю л
С 4
Ю с
C) ГЮ
LA г!
Ю
Ю с-1
CI
%-!
% с-!
М
Г4
Ю
C)
Ю
Ю
М
LA
Ю
1Л
Ю
О )
Ю м
%-1
C)
Ю
ГЧ
Ю
LA
Г а!!
p,о с
Н
rd Х о х (0 <б
Х
0l 4
c u
Ю с м сч
Ю с
3Л
Г х о
1 о
Ф о х
Ф о а Ч
Н .О и„
Р3 о=Р
fd .С на о о м о
lL ф1 хо
rd w
Х Г3
Я Х
1" а и
»
А
Д, »
1» и! С
Д °
111 f» (;, Э
Е й
1 1
1О> 1 с-11
1 .!
1 Л с-1
ГЧ -1 1
1 — — 1
1 -1 !
1 — — 4
1 1
1 1 ! m
1 1
1 1
1 1
1- — — 1
1 1
1 t 1
1 1
1 1
1 1
1 1
1 I
1iа 1
1 1
1
1
1 О )
1
1
1 1
1 3 1
1 1
1 1
à — 1
1 1
l м
Г 1
Г! 1
1 1
1 1
1 3 — — -4
1 1.
1 1 г-!
1 1
1 1
9756 81
Ю
М
Ю -4
Ю л
Ю
М
Г!
Ю й)
C)
Ю
%-1
Ю
О )
Ю
М
Г!
975681
1 сч I!
433 1
Q I
1!
4СЪ 1!
4!II t
Ю 4 О
ОЪ СП О\ с с с м м м
СЧ О CO Л Со Л
О О CJI LO ОЪ СП ГП ОЪ с с с с с с с с э г м гъ м м
Со Ю Со с3 3
СП О ОЪ СП СП с с с с с м сг м м м
C)
0I м о л о
СЧ 44 СО Ф Ф т4 о о о
Г 4 сУ L33
СЧ M М о о
\О 10
С Ъ СЧ о о о ю е л
M М М о о о о
CO Гс»4 CO
СЧ СЧ ГЧ СЧ
LA Ф С Ъ СО
С Ъ М М С 4
СЧ !с. Г Ъ
СЧ 4-4 СЧ с Ъ ю
° ф т-4 СЧ с с о о С3 Г М
4-4 CO
4 O с с а о о о с3
ОЪ
4-! с
СЪ
Ю
СЧ
СЧ с
Ю с-4 О л о
СЧ с с о о
0I М
СЧ »» 3
СЧ 4-4 СЧ с с с о о о
Ю LO Со СЧ
СЧ Г» ОЪ 1О
Г Ъ М С 4 СЧ с с с с о о о о
С1 М 3 с с
СЧ СЧ М
СО с
СЧ со м с с м м сч
I33 М с с СГ С 3 л !с с с с ъ м м
С3 М Р с с с с сР "Ф с.4 сР
О\ с о
CO СЧ т4 Г 4 ul с с -4 Г3
Г-! ГЧ ОЪ
4-! СГ ОЪ с с с сч сч о
СО !"
<Ч СЧ с с
% 4 % с 4 м сО о с с с
«сч о
ОЪ О
О с с о о
4-4 Г 3
CO C3I с с о о
44»
1 С.
„С!с о э-т,, Б а х о
1 о
9 g!
I O й
1 с3 !
СЧ I!
I
/ 1 ч-4 ю I
1
t ю 1 гЧ 1
О Л О СО Л О
СЧ с-4 4-4 СЧ СЧ СЧ л м -4 M
О Л О 14 ОЪ
Г Ъ С 4 СЧ Г Ъ М СЧ
СЪ же !а ! а
О, Π— --!
433 1
Ц
8
ССЪ
D -4,—, ! 3 х
I л ! а
1 л л л о о о
Г- Г-. I I Го л
1О
1 333
1 lit
Ю A СЧ Г Ъ ч36 Irl г4 ч-4 тЧ а-4
4а
Il
1 о ! %-4
: o
I (с ! )" Е
1 с — --3
1
1и
1СЪ Х
1 с—
1
I Сà — --
I I О т-3 I
1 Ж I
1 1 с3 И,! ! — 1
Сс
1 4 с — — — — -
l Ь 1
1 ГЪ ! t» 1
IО, С.3
О О е l
I 4-4 СВ
I O
I 1 — — -
I С3 1
1 О 1
I Г-4 1
t I
I I
I 1
1 1
I !
Л Р 4"4 Л О CO Л СО СЧ О Г О О I» СЧ с1
С Ъ с3 Л О с"4 С 4 Ф с 4 4-4 О т4 О ОЪ О О с3 43 Ф cF I3 с3 I4 Ф Ф cl M cl M М Ф сГ
СП СЧ W М Г- ! О СО СЧ СО W Г Ю О СЧ
О О CO М I33 W О I ОЪ Л W Л M LO
М Г Ъ СЧ N СЧ СЧ M M М M М M y
I
I л о л сч л о л сч л о л -! %-4 -4 с-4 1
975681
43 Д с цо и
О 1 I Q
ИХФО ."Р м
„1 I
3
О м с м
1
1 ю 1 м с е4
1
I
00 с
%-3 с.3
О
О
° Ф
О
LA м
1 х иЪ I
3
I
I
3 (ч I м
3 х 1
0 1
О а-3
Ю
1
1
1
1
ul I
CO м
1
I
1
1
1 ь
CI !
1 1 333
o3 Z O
ХО! дух,ю ф ф г
ЦЭХ 3 оххй о Ъ:3 е4Ъ и, о
D D
Р1 Р1 о ф3Ъ о о, й
Ъ,а о
Р1 C4 I
I ) I
ЪФЪ фСь о о г! й
ФсЪ.а л
Р Р1
1 н о
I 9
1 01ф
I Х
Р3 х и и о и
1 I l t» I
1 1 К!в
3 3341 1 ! !и 1
I Я 1Й I o 1
Р,l ý I ë 1
31 !бич l
331 1 Й 1 а3
И 1 I ! u
431 lo
Х 3 l O
Х! .3О
О1 1м
1 43 I OI
3 Ф !се! Х
Х I — 4 01
m I Р3 И
И IV 1ЕЗЮ3 1
О! Iu I
P 3 1 о 1
I М l I 1
33 I I (× 1
Ф 1 1 1
Ц I I Х 1
3ЪЪ I l Д 1
1 1 И 1
l 1 1 . 1
lA м (м г1 см с31 Ifl 1ф м
I
1 м
1
1
1
1 сО 3 с
975681
РЬТ10 61,0-75,0
РЬЕгО 10,0-37,0
РЬ(ЧррСд рДО 2,0-15,0
Составитель Н.Фельдман
Техред T.ôàíòà Корректор Г Решетник
Редактор Л.Лукач
Эаказ 8922/37 Тираж 641 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
Формула изобретения
Пьезоэлектрический керамический материал, содержащий PbT10, PblrO> и РЬ(7 О ) Og, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышению точки Кюри, улучшения температурной стабильности электрофизических параметров, снижения диэлектрической проницаемости и температуры спекания, он содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мол.%г
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Великобритании 91430475, кл,С 01 F, 1976;
2. Авторское свидетельство СССР
10 9309395, RJ1. С 04 В 35/46, 1970.
