Пьезоэлектрический керамический материал

Пьезоэлектрический керамический материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛ ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii939426 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12, 12. 80 (21) 3216589/29-33 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30. 06. 82, Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 30. 06. 82

{51)М. Кл.

С 04 В 35/46 гасударственный камнтет

СССР

60 делам нзабретеннй н открытий

{53) УДК 666.655 (088. 8) Е; Г.фесенко, А.Я.Данцигер, О. Н,Разумовская, С.И.Дудкина, В.С.филипьев и E.Ñ.Öèõîöêèé (72) Авторы кзобретения

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано для создания электроакустических преоб". разователей.

Известны 3 и 4-компонентные системы на основе твердых растворов, включающие PbTi03, PbZr03 и один или два других компонента, напри.мер Pb(Nb Со1(3 ) Оз и РЬ(ИщМд,()О

Ь("1(9 4ЧЛ. )03

Pb(W)(g Мд,1 ) О3 (2).

Составы этих систем,"принадлежа-: щие морфотропной области, имеют следующие параметры F33/fg = 922

-т

4850, Кр — — 0,40 — 0,633, d3g = (126 - 247) 1О Кл Н ", цг3.1 = (5,7 — 9,2)- 10 В -.и-Н " Т к —— — (150 - 234) С.

Некоторые составы этих систем имеют высокие значения диэлектричест кой проницаемости (t33Ло =- 2563

4850). Однако значения коэффициента электромеханической связи при этом низкие КР = 0,54 - 0,562 что приводит к недостаточно высоким значениям пьезомодуля (d 3< = (170247) ° 10 < Кл-Н ") и пьезоэлектрического коэффициента напряжения д3 (5,7 7 5)»10-3 В-м Н

3 которые не удовлетворяют современ" ным требованиям к пьезоматериалам для электроакустических преобразователей (микрофоны, гидрофоны,и т.д.) .

Наиболее близок к предлагаемому пьезоэлектрический керамический ма" териал, Г3), содержащий РЬТ103, PbZrO3, PbW (q Н1.1(О и PbMqgCoqg+ при следующем соотношении, мол.ь.

РЬТ10з 37,5-45,0

zo PbZrO 35,7-43,9

РЬЧ,Щ Nit(2 03 . 5,4-13,0

РЬЧ 1(Со(10 03 4,1-11,0

Составы этой системы имеют при диэлектрической проницаемости

939426

6>> /gy = 1686 - 3577 следующие знаТ чения: Кр = 0 523 0 633; (139 - 195) ° 10 " Кл-Н-" и 9 1 (6,2 - 9,2)х10-" В ° м.Н, что также не обеспечивает требуемых характеристик электроакустических преобразователей.

Цель изобретения — повышение коэффициента электромеханической связи, пьезоэлектрического модуля и пьезоэлектрического коэффициента напряжения.

Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий РЬТ10

PbZr0, РЬ(И1щ Ni g )0 дополнительно содержит РЬ(Ч,1р Cd )0 при следующем соотношении компонентов, мол.3:

PbTi0g 37 5 47ю5

РЬ2го 38,27-45,3

РЬ(Ч„, И1„/ )О 4,88-13,02

РЬ(14,1Д Cdg)g )0 2,84-7,4

Синтез составов предлагаемого лье аскера мичес кого мате риала осу4 ществлялся по обычной керамической технологии. Температура синтеза750 С и с2 = 800 С, продолжительность - 4 и 5 ч соответственно.

Спекание образцов проводят методом горячего прессования по следующему режиму: температура 1045-1170оС, давление 19,6 МПа, время выдержки

40 мин. Поляризацию образцов прово)O дят в полиэтиленсилоксановой жидкости ПЭС-5 при 140 С в течение 25 мин в поле .напряженностью 3,6-4,4 МВм " с последующим охлаждением под полем до 90 С в течение 20 мин. Измео

15 рение электрофизических параметров проводят через 24 ч после поляризации.

Результаты из рения Е4/бо тангенса угла диэлектрических потерь

tg d, удельного объемного сопротивления PV, Rp, d gg, g „, механической добротности 8, точки Кюри Тк, скорости звука Vg приведены в табли25 це.

939426

34 \ LA

CO СЧ

СЧ М м м

Л СО

cv м м м

СЧ м м м о

LA м м о

+ о о м

0 л

СЧ М о м м m

СО О

СЧ м

СЧ

CV СЧ о

СЧ о

СЧ

СЧ! 1 л 1

1 О(!

1 I

LA О г

О

С«3 о о о

О О л LA

О О аА О м ч:3 л °

О» 1

CO CA с m

CA

СЧ

3 о

СО

3Л

СО аА л

1 vXt

e ° )r

I С!3 СО

1

1

I

1

I

I (4 т

СЧ 0 1

М СЛ

CV л

CD

СЧ О

3Л л

О л а

3Ф

X.

333

CL

tU,3+

СО

СО

Ч.(CD м О О СЧ

LA LA л л о о

О м О м

34\ л л о о

СЧ

0 ъо

О м

СО СО О 34\ о о

LA

СЧ

Ш о

01

LA

Ю"

I С Э

О:я О

CD ао

О ID СCO ° л

LA 01 л л о

СО л

СЧ

1 л

Ю о л о

01 О л о О л» CO л м

О

СЧ

m л о

СМ б Ж

О О

° Я) о м м

О LA м ч> О О \

О LA оо л

СЧ CO

О л

CD

СЧ

О

С(\ м м о

О

СЧ

LA о о

СЧ СЧ

-=3 О

СЧ СЧ

I I

1 1

1 0 " Р."433("3"(3С С 3

I ..

1

I

1 !

1

1

1

1

3

1

I

1

1

1. о м

an 3

0 СЧ л .ф м

CD

-Ф

34\

4 Ю

ОО л

СЧ .

О Ф

CO л О

CO

3 1

1 I 0 ". N + 50 d

I 1 ! . I

1 1 0-32ЧЬ ! 1 оХО с

О

33)

z

fg

И а

333

СХ о

3 Э

СО

СЧ

М СЧ

LA О л сО м

CO

-з.

СЧ

М3 л

LA 34Ъ ъО л л

СЧ

CA л

С!0 м

01 л

1«

an л л

ОО СЧ

С(\

СЧ

ОЪ

CV сГ\ лм ф ф

CD о

° . LA

0 ОЪ л

СЧ

-Ф

QO » л л сл м

ct л

3 (\

О щ о

c4 LA

-Ф

О LA о сЧ

aA LA!

«л м о о л

LA CD.«С

LA

СЧ.

CD л

-Ф !

V l33

О 33!И о

1 !

I

1 !

1 ! б

I

I

I

3

I

1

I !

I

l

1

l

I

I !

I !

1

1

1

I

I

l

1

I

1

1

1 !

I !

1

I

I

1

1

I

I о

1(С3 о (1 б(С

С.4

CD а (60ЫЧд, - 2 М СЧ

СЧ л

ЧЭ ъО

М .б 3Л О

I

1 !

1

I !

1

I !

I

1

1 !

1

1 !

1

I

I ..

I

I

1

1

I

I б

I

1

1

1 !

1

I

I

3

I

I

I

1

3

I

1

3

1

1

I

1

1

1

1

1

1

1

1 !

1

I

1

1

1 ! !

1

939426

Формула изобретения

Составитель Н. Фельдман

Редактор Л,Пчелинская Техред И. Гайду Корректор Ю. Макаренко

Заказ 4583/34 Тираж 641 Под пи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб,, д, 4/5

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

Как видно из таблицы составы, принадлежащие морфотропной области

1, 2, 5, 11 и 12, имеют значения

- коэффициента электромеханической связи, пьезомодуля и пьезочувствительности: Kp = 0,583 - 0,692;

dye = (159 - 278) -10 К -Н-"

g 1 = (7,6 - 10,8)-10 6-м-Н "при диэлектрической проницаемости

Яэ9/Eo.= 2020 3330 Расширение ин т

1 тервала концентрации РЬТ10 или

PbZr0 сверх указанного интервала приводит к снижению пьезочувствительности.

Лучшие составы 1, 5 и 11 имеют высокие значения Кр = 0,681 " 0,692, d>< = (232 - 278).10 " Кл-Н

g „= (9,3 — 10,8)-10 В м Н ",что позволяет увеличить чувствительность приемных электроакустических преобразователей и уменьшить их габариты.

Кроме того, предлагаемый пьезо,.керамический материал спекается при более низких температурах Тсп

1045 — 1170 С по сравнению с известными Тсп — — 1080 - 1280 С, что делае т е ro более технологи ч ным и экономически выгодным для промышленного пройзводства.

Пьезоэлектрический керамический материал, включающий P ЬТ i 0, P Ь Zr Og и РЬ(Я1 Н11 ) o>, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коэффициента электромеханической связи, пьезоэлектрического модуля и пьезоэлектрического коэффициента напряжения„ он дополнительно содержит РЬ(W1 q Cdqig ) 02 при следую-. щем соотношении компонентов, мол.ф:

РЬТ!03 37,5-47,5

РЬ2гОз 38,27-45,3

Pb(W1tg N iq(0) 0g 4,88-13,02

20 Рь(Ч1!ЯС 4Ю) Оь 2,84-7,4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

V 431756, кл. С 04 В 35/46, 197" °

2 2. Авторское свидетельство СССР

М 435755, кл. С 04 В 35/46, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

N 435754, кл. С 04 В 35/46, 1974.