Пьезоэлектрический керамический материал

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскияСфциалистическииРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 14. 01,81 (21 3274436/29-.33 И 1 М Кл з с присоединением заявки М -С 04 Б 35/49 Государственный комитет СССР чо делам изобретенийДата опубликования описания 15,12.82 Е. а. Бувнова, В, а, ноупов н Н. а. ероКЕС;1/93//Ф// 1Я лН е /ае" о /авае/о/щ вПу 1 е, 14,.(54) ПЬЕЭОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАИИЧЕСКИИ МАТЕРИАЛ Изобретение относится к пьезо.электрическим керамическим материалам и может быть использовано в электроакустике и сейсмографии.Известны пьезоэлектрические кера" мические материалы, содержащие . РЬТ 10 з и РЬ 2 г 031.Однако эти материалы не обладают необходимым сочетанием высокого пьезоэффекта, малых диэлектрических потерь и скорости звука.Наиболее близок к изобретению пьезоэлектрический керамический материал 1 2 , содержащий РЬТ 10, РЬ 2 гО и аТ 10, состав которого соответствует ФормулеР х РЬ 4-х-) (Т М 2" -ч ) Ъ где Х = 0,15-0,30, у = 0,35-0,53, 2 = 0,01-0,10..Этот материал имеет большую механическую прочность, и его используют для приемников, предназначенных для работы на больших глубинах. Благодаря малой величине диэлектрических потерь этот материал находит применение, кроме режима приема, также и в излучателях большой мощности, дающих возможность обнаружения косяков рыбы на дальних расстояниях. аНедостатком материала являетсямалая величина пьезомодуля и большаяскорость звука (3490 м/с). Большаяскорость звука приводот к нежелатель.ному увеличению волнового размерапреобразователя.Цель изобретения - повышение пьезоэффекта и уменьшение скорости звука.10 Поставленная цель достигается тем,что,пьезоэлектрический керамическийматериал, включающий РЬК 10 З, ВаТ 10 и,РЬ 2 гО, дополнительно содержит ЬаРе(нри следующем соотношении компонен 15 тов, мол.В:РЬТ 10 24,05"44,41В,аТ 10 4,81-14,81РЬ 2 г 03 48,09-59,22ЬаРеО 1,31-3,84Изготовление улучшенных в соответствии с предложением пьезоэлементов.включает в себя следующие операции:25 приготовление иэ исходных материаловосновы состава; приготовление добавки ЬаРеО, изготовление предлагаемого материала,Приготовление основы состава произЗ 0 водится по обычной керамической тех981295 иэлектри- Пьеэоеская про модуль ницаемость (дз 10 )т Кл/Нф Скоростьзвука(1 а д),1.аРеО РЬТ 10 1,31 0,55 1120 91 1350 110 3490 44,41 4,93 43,86 4,87 49,35 48,748 с 09 3400 2,55 0,40 3400 3,82 0,40 1,31 0,60 2,59 0,40 1400 105 4",81 43,28 115 3100 1200 1400 135 3080 1,63 50,97 59,21 40, 91 4,87 130 1580 3100 3,84 0,40 40,38 4,81 34,54 4,93 700 88 1,32 0,70 2,61 0,60 3300 880 96 3270 58,43 34,09 4,87 нологии. Взвешенные в нужных весовых соотношениях исходные компоненты в виде оксидов металлов (РЬО, Т 1(, ЕгО ) или их солей (ВаСОз) перемешиваются любым применяемым в керамической технологии способом. Синтез осно вы материала осуществляется при й900 фС и продолжительности 2 ч в атмосфере печи, скорость подъема температуры 150 в ч. Спек иэмельчается, после чего в него вводится в соответ-,10 ствии с предложением приготовленная отдельно добавка феррита лантана. Феррит лантана приготовляется из оксида лантана и оксида железа смешиванием их в определенных весовых соотношениях. Синтез добавки проводится при температуре 1100 С и выдержке 2 ч.Возможен другой способ изготовления предлагаемого пьезокерамического материала, в котором две операции по приготовлению основы состава и добавки феррита лантана объединяются в одну следующим образом. Все исходные компоненты, необходимые как для приготовления основы состава, так и для приготовления вводимой добавки феррита лантана, берутся в нужной для получения предлагаемого состава пропорциии и подвергаются смешению любым известным в керамическом производстве способом (в шаровой мельнице или вибромельнице). В .остальном сохраняется описанная технология.Измерения проводятся на образцах 35 диаметром 12 мм.В таблице приведены параметры оптимальных составов предлагаемого материала и материала-.прототипа.Как видно из таблицы, представлен ные составы предлагаемого материала Состав, мол. Ъ ВаТ 10, РЬЕгО БгТ 1 О: 41,46 4,93 52,30 имеют повышенный, по сравнению спрототипом пьеэомодуль (195 и190 Кл/Н вместо 158 Кл/Н у прототипа)при близких значениях диэлектрической проницаемости. Предлагаемыйматериал имеет существенно большеезначение коэффициента электромехани-.ческой связи (059 ) Кр0,49), чемпрототип (Кр .= 0,45), т.е. обуславливает лучшее преобразование энергии,и меньшее значение.Спекание образцов предлагаемогоматериала проводится в атмосфереоксида свинца при температуре 12401280 С.Поляризация образцов осуществляет,ся в силиконовом масле при 1 = 130150 С в поле напряженностью 2-3кВ/мм в течение 1 ч с последующимохлаждением под полем.Наилучиие свойства получены наматериале, имеющем следующий химический состав (РЪо 8192 В ац 14 б 1 аооа%(Т 10,4 в 7 В 1,а 0 ой% 2 г 0,6 в )0В аТ 10 14,61РЬ 2 гО ,51, 651,аРео 2,56Этот материал имеет по сравнениюс прототипом более высокое значение,пьезомодуля (Л 9 = 19510 Кл/Н про-итив 158 10 " Кл/Н) и меньшее значение скорости звука (Ч = 3180 м/свместо Ч, = 3490 м/с) что позволяет получать на преобразователях изэтого материала лучшие пьезосвойства при обеспечении малых волновыхразмеров,Предлагаемый материал целесообразно испольэовать как в излучателях,так и в приемниках,/33 , Тираж 641НИИПИ Государственного комитета ССпо делам изобретений и открытий035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/ каз 113 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна РЬТ 1 Ц ВаТ 103 РЬ 2 гО ЯгТ 10 ЕаРеОФормула изобретенияПьезоэлектрический керамический материал, включающий РЬТ 103, ВаТ 10, РЬ 2 гОЗ,о т л-и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пьезоэфФекта и уменьшения скорости звука, он дополнительно содержит ЕаГеОэ при следующем соотношении компонентов мол. Ъ:РЬТ 10 24,05-44,41 ВаТ 10 4,81-14,81 Тангенсугла диэлектри-,ческихпотерь(к(Г ) ф Источни принятие во вн 1. Патент С кл. 252-62.92, Авторско 9 252437, кл.