Пьезоэлектрический керамический материал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>975672 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04. 05. 81 (21) 3286871/29- 33

Р1) М. Кп.з с присоединением заявки № (23) Приоритет

С 04 В 35/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t$3) УДК 666.651 (088. 8) Опубликовано 2311.82. Бюллетень ¹43

Дата опубликования описания 23.11.82

В и1 ", O.3 !. I:ðàìàðîâ, Ю.А. Вусевкер, Л. В. джения, Б.П.Морданов и А.И.Сокалло j = 1 !:„ у;.,: -:

Росгоисиии ордена .Грудоиого Красного Знамени государственный университет (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5 4) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ

ИАТЕРИАЛ

76,66

8,76

14,58

Изобретение относится к пьезотехнике, а именно Y. составу пьезоэлектрических керамических материалов, и может быть использовано для пьезоэлектрических преобразователей, работаюв!их в широком интервале темпера- тур 20 800о С

Известен ряд высокотемпературных пьезокерамических материалов Hà основе титаната висмута Ri4 Т1 О! . Эти пьезокерамические материалы характеризуются высокой стабильностью пьезо. электрического модуля с! (обратимые изменения d q не превышают 15Ъ) в широком диапазоне температур 200600оС (1) (2).

Однако рабочие температуры таких пьезокерамических материалов не пре-вышают 600оC и ограничены температурой Кюри титаната висмута, которая равна 670 С.

Известен пьезокерамический материал на основе сегнетозлектрика титаната висмута-кальция Ся!3!4 Ti О„с температурой Кюри Т„ = 790оC., содержащий в качестве добавки оксид хрома (Ст10 з) и оксид никеля (NiO) при сле. дующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Ст 03 0,1-0,3

tli 0 0,1-0,2

Ca13i4 Ti4 0 Остальное

Этот материал характеризуется высокой устойчивостью пьезомодуля

Й (обратимые изменения с! зне превЫшают 15Ъ) в диапазоне температур

10 2О-65О С (3).

Недостатком этого пьезоматериала является резкое возрастание обратимых и необратимых изменений пьезойодуля Й до значений более 50Ъ при температуре выше 65 0 C ..

Наиболее близким к изобретению является сегнетоэлектрик титанатниобат висмута !3i TilthO со слоистой перовскитоподобной структурой, те !пература Кюри которого равна 915 С, содержаший компоненты в следунх!их количества::, мас.Ъ:

81- 2 03 . TiOa

25 Нов 0

Образцы известного состава (таблица) характеризуется следуюшими электрофизическими параметрами: относительная диэлектрическая прони30 цаемость Д.т ./ со = 100, тангенс угла

975672

Bi О марки "rgb" ГОСТ 10216-62

ТЬр. марки "Конденсат" СТУ-62

ИЬ О марки "ocr" 7-3 Ту 6-09- 3Я -4047-75

Cr<0 марки "r" МРТУ 6 с 9 9250-67

Исходные вешества смешивают в мокром виде и иэ полученной шихты диэлектрических потерь tg

- 0,01 P4).

Недостатками известного пьезоматериала являются сравнительно низкое значение пьезомодуля Йзз, равное

3 10- Кл/Н, и нестабильность пьеэо- S модуля dg к воздействию температуры выше 500 С. Обратимые изменения пьезомодуля c49в диапазоне температур

20-800РС составляют более 50%, а необратимые - выше 20%. о

Пелью изобретения является увелинение пьеэомодуля d и улучшение его стабильности к воздействию температур до 800оС.

Поставленная цель достигается 15 тем, что пьезоэлектрический керамический материал на основе Bi TiNbO дополнительно содержит добавку 0,170,50 мас. Сг10з.

При этом состав материала в пересчете на оксиды лежит в следуюцих пределах, мас.Ъ:

Bi Op 76,28-76,53

Т10 8,72-8,75 Ь 2.0, 14,50-14,55

Cr О 0,17-0,5

2 Ь

Образцы из предлагаемого материала готовятся.по обычной керамической технологии путем двухкратного обжига.

В качестве исходных компонентов используют следущие вешества: прессуют брикеты. Брикеты подвергают обжигу при 820 С в течение 2 ч, затем тШательно измельчают в порошок, после чего в качестве связки добавляют небольшое количество поливинилового спирта и прессуют заготовки заданной формы. Спрессованные иэделия спекают при 1100> С в течение 1 ч..

Скорость подъема температуры 200300 град/ч. Электроды наносят методом вжигания платиновой пасты при

1000 в течение 15 мин. Поляризацию пьезоэлементов осуцествляют в полисилоксановой жидкости при 200 С в течение 30 мин в постоянном поле на- . пряженностью 25-35 кВ/см.

Данные о пьезоэлектрических параметрах и их стабильности к войдействию температуры и давления предлагаемого материала приведены в таблице.

Пьезакерамический материал предлагаемого состава имеет пьезомодуль

d = 8-:10 ° 10 Кл/Н, что в 2-3 раза вйае, чем у чистого Bi TiNb0@, и характеризуется высокой стабильностью пьезоэлектрического модуля d до

800 С, что íà 300 C выше, чем рабочие температуры чистого Bi TiNb09.

Необходимые изменения пьезомодуля

d> в диапазоне температур 20-800 С не превышают 5Ъ, а обратимые 15%.

Таким образом, предлагаемый состав пьезокерамического материала в указанных пределах составлянхцих компонентов обеспечивает надежную работу пьеэопреобразователей в диапазоне температур 20-BOO Ñ при величине пьеэомодуля с1З = 8 10- Кл/Н (рабочие температуры всех известных пьезокерамических материалов).

1 I

9 Оо х ас с4

9 Ф

34D ааа 9

1 С4 ! c . х

-С!

СЧ с

Г Э

I

1

I !

l.

I

1

1

1

1

I

I

) аА с

Ю с

%-! о

С! ) I- c са) о о т4

1 dP оо

Х 9

Е

9О

К & ах

v v. х

Х и

9 ао

aD !О

О

Ц аО

Ж

1

1

° !! с

° 3 аО а-! с о о о аО с с р о

%л! д r

lA с р о сл!

CO

С с о о и1 (с

Л\

Оъ (Ч

СО с

СО

СО CO л с с

СО сй

%-!!

С! СС! о о

4 л „ 4

z o

С4 .О

z u Ь <С! о о

S3 С4 л л Сд ! ..Г

СО

4 O о

:л

1- И

Р! ф к х

1 9 п1

zìа ! rnid> х х

tf 9

9 а ! 1

Dl Iy, ЮХ9СО охх

9 9 Оо ххах!ч

I ХХН

1 K 9

9 а

Р 9сФ хФНС19О а х ю

lDХ9о

GХХСО I

l I

1 (!!! 1

1 ь

L4l l

4-! !! х

1 9 х I о 1

I g 1 о 1

1Г I!

I l

I!. Ф\ х

9а.ойы О 9 Ц

uzi

Г!) ill аА Г с с

С!) СО CO

СО Г с

Оа

ОЪ

О, (съ с4

o o o

Р; .,44 Л л CA 1 н

9756 72

О !С! о о л о у л

СО Н

Сс о гс с с!! aO CO

Сс! Г с

О1

О (С

O .!,O e4

4 О я, л л сО

1

I

1

an 1 о I

С4 I

4 I о с4 I

I о

1

I

1 з.1

I

1 !

I

1

I

l

I

I !

1

I

I

1

975672, Составитель Н.Фельдман

Техред Т.Фанта КорректоР Г. Реиетник

Редактор.Л.Лукач

Заказ 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", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Пьезоэлектрический керамический материал на основе Ву ТiNb09, о т л и ч а ю е и и с я тем, что, с целью увеличения пьезомодуля d3>v улучшения его стабильности к воздействию температур до 800 С, он допол,нительно содержит добавку 0,170,50 мас.Ъ Св О .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетЕльство СССР

9497267 кл. С 04 В 35/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9597659, кл. С 04 В 35/00, 1978.

3. Лвторское свидетельство СССР

9789458, кл. С 04 В 35/00, 1979.

4. Известия AH СССР, сер. "Неорганические материалы", т. 4, вып. 5, )() 1968, с. 760 (прототип).