Пьезоэлектрический керамический материал

Пьезоэлектрический керамический материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе ,,, содержащий , Ti02 и WOj, о тличающййся тем, что, с целью расширения интервала рабочих температур в область низких температур и улучшения температурной стабильности пьезоэлектрического модуля d.jaB этой области, он содержит указанные компоненты в следующем соотношении , мас.%: ТЮг 18,77-19j39 WO 5,21-8,25 Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С ЮЛЮ

РЕСПУБЛИК (1Ю 01) (др:С 04 В 35/46 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AST0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДУПЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3538314/29-33 (22) 11. 01. 83 (46) 30.06.84 Бюп. В 24 (72) С.А.Гриднев, Н.Г.Павлова, В.М.Попов и З.С.Логинова (71) Воронежский политехнический институт (53) 666.655(088.8) (56) 1. Авторское .свидетельство СССР

В 497267, кл. С 04 В, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 734166, кл. С 04 В 35/06, 1977 (прототип)(54) (57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе В1.4Тд30, содержащий В1 0, Т102 и N), о тл и ч а ю шийся -тем, что, с целью расширения интервала рабочих температур в область низких температур и улучшения температурной стабильности пьезоэлектрического модуля

Й в этой области, он содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.й:

ТiО 18,77-19 39

wo> 5, 21-8, 25

В1.703 Остальное

1 1100

Изобретение относится к пьезотех° нике и может быть использовано для создания электромеханических преобразователей различного назначения, работающих в области гелиевых температур.

Известен сегнетоэлектрик со слоистой поровскитоподобной стурктуройтитанат висмута Bi Я, который .содержит окислы в следующих 1О количествах, вес.X

Bi 0 79,54

TiO2 20,56

Несмотря на высокую точку Кюри (Т 6759С) этот материал имеет интервал рабочих температур от

-200 до 100 С и изменение пьезоэлектрического модуля 3 > в этом интервале температур составляет 100Х.

Известен пьезокерамический материал на основе титаната висмута, содержащий в качестве добавки оксиды: обия (Nb20g) и неодима (Nd20 ) T2j.

Интервал рабочих температур этого материала от -200 до 400 С и уход

О пьезоэлектрического модуля d> в этом интервале температур составляет 12Х, что значительно лучше, чем у чистого титаната висмута. Однако нижний предел рабочих температур (-200 С) нео достаточно низок. Это ограничивает применение материала в технике.

Наиболее близким к предлагаемому материалу является пьезокерамический материал на основе титаната висмута (Si4 Ti O»2) ТЗ, содержащий Ti02, Ве О и в качестве добавки — оксиды ниобия (Nbj0 ) и вольфрама (Wog) при следующем соотношении компонентов, весЛ 40

Bi2O 75 04-79,22

TiO2 19,3-20,38 ю 1,02-4,7

Nb О 0,4-0,99

43

Однако этот материал при хорошей пьезоактивности (значение пьезомодуля 3 3 = 20 ° 10 Кл/Н) имеет большое значение ухода пьезомодуля в иссле. дуемом интервале температур (от -200 до 640ОС), а нижний предел рабочих

56 температур ограничивается величиной

-2000Ñ.

Цель изобретения — расширение

1 интервала рабочих температур в об- у ласть низких температур и улучшение температурной стабильности пьезоэлект. рического модуля.

271 1

Укаэанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал на основе В1 Т1з О»2, содержащий В О, Tio и НО, содержит

1 указаннйе компоненты в следующем соотношении, мас.X:

TiO2 18,77-19,39

WO 5,21-8,25

Bi 0

Остальное

Для получения 100 г материала, например, состава 5 готовят смесь, со-. держащую окислы, г: Bi О марки ч 74,34;

Т1.0 марки х.ч. 19,12, WO марки ,ч 6,54.

Образцы из предлагаемого пьезокерамического материала готовят по обычной керамической технологии мето-. дом двукратного обжига.

Смешивание и измельчение исходных компонентов (оксидов) проводят в яшмовом барабане в водной среде в течение

24 ч, Шликер высушивают при 120 С. о

Из приготовленной шихты под удельным давлением 800 кг/см прессуют брикеты для синтеза, который осуществляют при 750 С в течение 4 ч. Синтезирован."

О ные брикеты дробят и измельчают в яшмовом барабане в водной среде в течение 24 ч.

Из высушенной шихты под удельным давлением 1000 кг/см прессуют заготовки заданной формы.. В качестве связки используют 37-ный раствор крахмала.

Образцы спекают при t060-1070 С в течение 1 ч. Охлаждение до комнатной температуры производят в режиме выключенI ной печи. Электроды наносят методом вжигания серебряной пасты при 800 С в течение 15-20 мин. Поляризацию образцов проводят при 150 С и напряженности о постоянного электрического поля

3 кВ/мм в среде поликсилоксановой жидкости.

Характеристика составов полученной пьезокерамики, а также данные о диэлектрических, пьезоэлектрических свойствах и стабильности предлагаемого материала представлены в таблице.

Иэ таблицы видно, что предлагаемый пьезокерамический материал, сохранив высокое значение точки Кюри (670-791 С), имеет малое изменение

О пьезомодуля 8 (от 1 до 3, 2X) в интервале температур от -263 до -123 С.

Очивидно, что нижний предел интерва-: ла температур на 63 С ниже, чем у

О известных материалов, что позволяет использовать предлагаемый материал

1100271

Содержание компонентов в составах, вес.7.

Состав

Изменение пьезомодуля в диапазоне от -263 до

-123 С, Ж

3,,1Î"

Кл/н

Вд20 Т1 ОУ ИО

1 78,76 20,25 0,99

630 115 0,028 17 6

11,3

645 224 0,033 10,7

2 . 77,98 20,06

1,96

6,57

3 76,48 19 67

630 137 0,035 7,4

3,85

3,06

670

4 75,40 19,39 5,21

2,86

5 74,34 19,12 6,54

691

1,0

724

6 73,66 18,94 7,40

1,43

7 72,98 18,77 . 8,25

731

3,2

60 О, 1015 5,1

8 - 72,30 18,61 9,09

743

Составитель Н.Фельдман

Редактор Н.Киштулинец . Техред М.Гергель Корректор Г-Orlop

Заказ 4537/21 Тираж 606 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 для создания электромеханических преобразователей, работающих в режиме приема в области гелиевых температур (-263 С).

Наилучшим по совокупности, свойств является материал, представленный в примере 5 (см.таблицу). Он имеет .высокую точку Кюри (Т 691оС), малое .изменение пьезомодуля dq в интервале от -263 до 123 С. (3 /1:=1X), сзз Й

Пример ы 1-3 и 8 демонстрируют ухудшение свойств материала в результате выхода за пределы предлагаемой концентрации добавки окиси вольфрама WO>.

Нижний предел рабочих температур на 63 С ниже, чем у известных пьезокерамических материалов на основе титаната висмута (Bi4 Ti30><) 90 0,040 9,7

78 0,021 9,7

92 0,072 9,6

68 0,092 4,7