Пьезоэлектрический керамический материал

Пьезоэлектрический керамический материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Социал истмческин

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.свнд-ву (22) Заявлено 21.11,77 (21) 2546106/29-33 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 15.05,80. Бюллетень Ле 18 (51) М. Кд.

С 04 В 35/00

Государственный комитет но мелам нзооретеккй н открытнй (53) УДК 666.655 (088.8) Дата опубликования описания 19.05.80 (72) Авторы изобретения

Ю. А. Вусевкер, В. И. Ривкин, О. П. Крамаров и Д. Э. Файнридер (7l) Заявитель

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (54) ПЪЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ

МАТЕРИА Л

Изобретение относится к области пьезотехники и может быть использовано дпя создания эпектромеханических преобразователей, работающих в широком диапазоне температур, одноосных сжимающих механических нагрузок и одновременно воздействующих температур и механических напряжений; .Известен сег 1етоэпектрик со слоистой перовскитоподобной структурой — o èòàíàò висмута В14Т1, О (1), который содер10 жит окислы в спедующих количествах (вес,%):

В12 05 79,54

Т1 02 20,46 °

Однако вепичины диэлектрической проницаемости (с.. (f =130) и пьезомоТ дуля Й, измеренного в квазистатическом ре киме (Д = 7-8х10 К/Н) ти12 таната висмута невысоки.

Кроме того, вследствие высокой проводимости рабочая температура не прею вышает 100 С. При более высокой температуре наступает резкое ухудшение

2 пьезоэлектрических характеристик. Обратимые и необратимые изменения пьезочувствительности при воздействии одноосного механического сжатия, приложенного вдоль оси поляризации, возрастают и материал, полностью теряет. пьезоактивность.

Наиболее близким техническим решением к данному является керамический материал на основе титаната висмута (В14 Т1 О+2); содержащий в качестве добавки оксиды ниобия (ЯЬ2 0 ) и неодима (К Ь20Э) (2J в спедующем соотношении:

77,98 — 78,75

Т 0 20,06 — 20,26

%20 0,49 — 0,98 2 3 0,49 — 0,98.

Этот материал имеет бопее высокие по сравнению с В14 Т1 012 диэпектрические и пьезоэлектрические характерис ки(Е =170,д «о 23 10 К/Н) бпадает высокой стабильностью пьезоэлектрической чувствитепьности в интервале температур 20-400 С, тем самым

1 а бл ица 1

Состав, вес.%

Компоненты

4 5

1 2 3

77,94

79 54 77 98 78 75 77 06 76 1

В1 0 то

ЙЪО

2 Э

2046 20,06 20,26 19,82 19,57 20,05

0,99

0,99

0,99

0,98

0,98

0,99

si o яа, .

1,02

2,13

3,34

3 734 .обеспечивая надежную работу пьезоэпе« ментов, используемых для создания электромеханических преобразователей в указанном диапазоне температур.

Однако дпя ряда практических устройств этот диапазон температур недостаточно широк и, кроме того, этот материал имеетрзкий интервал спекания (1170-1180 С).

Цепью изобретения является расширение интервала температур спекаш я и ди ° апазона рабочих температур.

Согласно изобретению, эта цель дости.гается тем, что пьезоэлектрический мате риал на основе титаната висмута, содержащий Bi 0, Т1 О и добавку; содержит в качестве добавки Ф/О и HQO при следующем соотношении компонентов, вес.%;

Bj< О> 75,04 — 79,22

Т1 0 19,3, ° - 20,38

Фо 1,02 — 4,7 йЪ 04 — 099

Образцы из предлагаемого пьезокерамического материала готовят по обычной керамической технологии методом двукратного обжига.

Исходные вещества (оксиды) смешивают в мокром виде и из полученной шихты прессуют брикеты. Брикеты подвергают предварительному обжигу при 850 С в течение 2 ч затем тщательно измельчают в порошок, после чего в качестве связки добавляют небольшое количество попивинипового спирта и прессуют заготовки заданной формы. Спрессованные издепия помещают в печь и спекают при 10701180 С в течение 1 ч. Скорость подъема

0 температуры 200-300 /час. Злектроды наносят методом вжигания серебряной пасты при 800 С в течение 10-15 мин.

Поляризацию осуществляют в пописилоксановой жидкости при 200 С в течение

1 ч в постоянном электрическом попе, напряженностью 30 кв/см. Дополнительно

166 4 к обычной технологии поляризованные образцы нагревают до 500 С и прикладыо вают однослойное механическое сжатие до 3000 кгс/см вдоль оси поляризации.

Конкретные составы представлены в табл. 1, Данные с пъезоэпектрических и диэлектрических свойствах, а также о стабильности предлагаемого материала npuip ведены в табл. 2.

Пъезокерамический материал предлагаемого состава имеет повышенное значение диэлектрической проницаемости и сохраняет прежнее значение пъезоэлектрического модуля ду, а также его стабильность в,диапазоне давлений 203000 кгс/см . Материал сохраняет ста2. бипьность пъезоэпектрического модуля д в более широком диапазоне темпео

20 ратур (до 640 С). Необратимые изменения пъезомодуля, измеренного в квазистатическом режиме в диапазоне температур от -200 — 640 С отсутствуют, а обратимые не превышают 10%.

Кроме того, материал сохраняет стабипьность пьезоэлектрического модуля

c3gq при одновременном воздействии температуры до 640 С и давления до о

3000 кгс/см . Необратимые изменения и

30 при этом практически отсутствуют, а обратимые не превышают 12-15%.

Таким образом, данный материал обеспечивает надежную работу пъезоэлементов, используемых для создания преобразователей в диапазоне температур от о

-200 до +640 С и цри комплексном воз действии температуры до 640 С и давления до 3000 кгс/см .

Пъезокерамический материал предлагаемого состава имеет расширенный интервал температур спекания (1070-1 180 С), что в значительной степени повышает технологичность материала.

734166 аблица 2

130 0,029 8 675 -200-+100 100

11201130

170 О 02 23 643 от 200до400 12 8

11701180

170 0,02 20 660 от-200до550 15 10

11201130

185 0,01 20 652 от-200до640 13 10

10701180

175 0,01 20 650 от-200до640 14 10

1180

180 0,01 20 655 от-200до640 . 10

75,04 — 79,22

19,3 - 20,38

102 - 47

0,4 - 0,99

В12 Оз

Т1 О " Оэ

КЪ2 05

Составитель Н. Фельдман

Редактор 3. Шибаева ТехредН. Ковадева Корректор Н. Стец

Заказ 1997/31 Тираж 671 П одпис ное

ЦНИИПИ 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

Формула изобретения

Пъезоэлектрический керамический материал на основе титаната висмута, содержаший В. О, Т 0 и добавку, о т - з5 ли чаюшийс я тем, что,c целью рсширения интервала температур спекания и диапазона рабочих температур, в качестве добавки он содержит фО и Nt)g) при следуюшем соотношении компонентов, вес о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.E.Ñ Subha ao,РМВ Res V 22, ¹ 3, 1961, р. 804-807.

2. Авторское свидетельство СССР № 497267, С 04 В 35!00з 1975.