Пьезоэлектрический керамический материал

Пьезоэлектрический керамический материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержаний (КдзЧй TiOj и PbZrOj, отличайщийс я тем, что, с целью расширения интервала рабочих температур и повышения удельной пьезочувствительности , он дополнительно содержит PbTiO, при следующем соотношении компонентов , мас.%: (KQ. Bio5 TiOj 12,64-18,63 РЬггОз 46,46-68,45 PbTiO,12,92-40,90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21) 3625143/29-33 (22) 19.05.83 (46) 23.09.84. Бюл. Ф 35 (72) С.А.Гриднев, Н.Г.Павлова, А.Н.Рассказов и В.О.Руденко (71) Воронежский политехнический институт (53) 666.655(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

N - 18?779, кл. С 04 В 35/00, 1964 °

2. Авторское свидетельство СССР

У 939425, кл. С 04 В 35/46, 1979.

З ц) С 04 В 35/49; Н. 01 1. 41/18 (54) (57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ ИАТЕРИАЛ, содержа1ций (K Bi .) о тл ичающйй- с я тем, что, с целью расширения интервала рабочих температур и повышения удельной пьезочувствительности, он дополнительно содержит.PbTiO при следующем соотношении компонен тов, мас.7: (Ко В о В )TiOý 12,64-18,63

PbZr0, 46,46-68,45

PbTi0, 12,92-40,90

4114662

Изобретение относится к пьезокерамическим материалам и может быть использовано при изготовлении электромеханичееких преобразователей, основанных на явлении пьезоэлектричества. 5

Известен пьезокерамический материал,.представляющий собой коликристаллический твердый раствор титаната свинца и титаната висмута-калия (РЬ1-X (В 05 К(59 ))1Т Оз,Этот мате- 1О риал при значении Х = 0,3; 0,4 и

0 5 имеет температуру Кюри соответственно 535, 580 и 510 С )1) .

Недостатками данного материала являются низкие значения пьезомоду- 15 лей (а3 = (20-30)910 "Кл/Н, d < =

10 10 Кл/ф малое значение удельной пьезочувствительности d>< / Ез /Я, т и высокая температура спекания (1130" 20

1180 о С) .. .Наиболее близким к предлагаемому является материал, представляющий собой поликристаллический твердый раствор на основе титаната калия-висмута 25 и цирконата свинца состава, мол. : (К05 В )Т Оэ

8-70

PbZr0 30-92

Оптимальные составы этой системы имеют высокие значения пьезоэлектричес- ЗО ких характеристик (dye = (100-200)»

)(10 Кл/Н, d>i = (20-50) ° 10 фл/Н) и высокие величины диэлектрической проницаемости (E /Ц = 600-2100)2).

Недостатками известного материала являются узкий интервал рабочих температур (2"-60 С) и малое значение удель и пьезочувствительности (d E>z/ E o = (3, 24-4,32) ° 10 Кл/Н,; 40

Нег/.)К 7Г = 1 08 10-1 Кл/Н).

Цель изобретения — расширение интервала рабочих температур и повышение удельной пьезочувствительности.

Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий (Ко > Bi>g )TiO и PbZrO,, дополнительно содержит

PbTiO прн следующем соотношении ком.50 понентов, мас.7.: (K„5 Ио g )ТЫ, 12,64-18,63

РЬ2гО, 46,46-68,45

12,92-40,90

Помол и смешивание компонентов шихты ведут в среде изопропилового спирта. После смешивания прессуют брикеты и обжигают при 850 С в течение

3 ч. Обожженные брикеты измельчают и прессуют изделия заданной формы и величины, которые обжигают при

1050 С в течение 1,5 ч в атмосфере о оксида свинца. Охлаждение до комнатной температуры ведут в режиме выключения печи.

Металлизацию изделий осуществляют путем вжигания серебряной пасты при

800 С в течение 30 мин.

Поляризацию изделий проводят в нолисилоксановой жидкости при 150 С о и напряженности электрического поля

30 кВ/см. Охлаждение образцов pо комнатной температуры ведут под полем.

Диэлектрические и пьезоэлектрические характеристики материала определяют на образцах диаметром 10 мм, толщиной 1 мм.

Результаты измерения различных составов приведены в таблице.

Как видно из таблицы, пьезоэлектрический керамический материал имеет достаточно высокую температуру Кюри (270-410 С), что определяет широкий интервал рабочих температур, а также высок ю пьезочувствительность

dl1 / К т /Eo = (1,63-3,9) 10 Кл/Н, d3 / Ezzz /Е = (6,56-11,95) ° 10 Кл/11.

По сочетанию параметров состав 10 является наиболее эффективным: Т

= 410 С d i = 50 1 Кл/Н dqq = я

150 1Г/И1КЛ/Н, dll /-(Кттт /Eo = 3,9

«10 1 Кл/Н; d35 /)Нт 7Е = 11 95 °

)(10 Кл/Н.

Введение РЬТд03 позволяет значительно расширить интервал рабочих тем. ператур и сохранить высокие пьезосвойства.

Положительный эффект предлагаемого материала обусловлен его качественным и количественным составом, примеры 2, 3 и 12 подверждают ухудшение свойств за пределами предлагаемого соотношения компонентов. Предлагаемый материал имеет высокую пьезочувствительность d>11 6, /E (1,63-3,9)"

)(10 2 Кл/ПН что зп;)читкльно Со5уьше, иеи у иеиестиого (dz / ГЯ /E

1,nS).

1114662 о

Т„, С

Пример

Интервал рабочих температур, С т

©gy /со (Кд q 8Q ) РЬТ О

Т О

PbZr0з

130-150

20-60

2136

О, 053

0,031

4,71 170

l44 t

О, 018

1422

1386

1088

884

777

572

368

410

20-350

37, 20

157

20-350

20-350

190

252

Продолжение таблицы Хамив

<10 ????>

d .М

Кл/Н

Пример

1,08

3,24-4,32

150-200

62

47

160-200

16

170

1,63

1,?4

1,63

4, 0-5, 26

4,24

4,56

1,66

t,64

190

5,15

6,39

51

1,83

1,63

160

6,47

6,69

10

2,08

3,90

150

8,34

11,95

7,25

2,17

100

6,30

100

2,07

33

Состав, мас. 7

1 77,45 2?,55

2 74,9 1 20,38

3 71,53 19,47

68,45 18,63

5 65,63 17,86

6 6303 17 15

7 60,62 16,50

8 56 32 15 33

9 52,57 14,33

10 49,40 13,40

11 46,46 12,64

12 43,88 11,94

9,00 200

12,92 220

16,51 230

19,82 240

22,88 270

28,35 320

33, 10 340

40, 90 390

44, 18 390

20-120

20-1 60

20-180

20-180

20-185

20-220

20-290

20-290

О, 035

О, 015

0,016

О, 012

О, 015

0,012

О, 027

О, 007

0,012