Пьезоэлектрический керамический материал

СОЮЗ СОВЕТСКИХОРИоъееесии иРЕСПУБЛИН 6% О 1) РЕТЕНСТВУ мовская, Г .П.Зацаового енный ьство СССР 1976тво СССР 1978ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ 21) 3520704/29-33(71) Ростовский ордена ТруКрасного Знамени государстуниверситет(54 ) (57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРМЯЮЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий НаО, .ИО, БЬО ВгО, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения механической прочности, скорости ь звука, удельного объемного сопротивления и снижения температуры спекания, он дополнительно содержит Ч О при следующем соотношении компонентов, мас.ИвО 16,43-16,54Ь 1 О 1,12-1,.14МЬ О 80,91-81,50ЯгО 0,70-0,720,11-0,83Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материа-.лам и может быть использовано для .создания высокочастотных электромеханических преобразователей, основанных на явлении пьезоэлектричества, в частности в ультразвуковых линиях задержки, а также для созданияэлементов, применяемых в тех областях техники, где требуется высокое отношение прочности к плотностиматериала.Известны сеГнетоэлектрическиепьеэоматериалы на основе твердыхрастворов метаниобатов щелочных металлов, пригодные для использованияв высокочастотной технике, Так, например, материал имеет диэлектрическую проницаемость Е /Ер= 170-595,коэффициент электромехайической,свя.зи К р = 0,102-0,248, скорость звука Ч = (4,83-5,8310 гл/с, механическую прочность на растяжение6 =(51,1-56,0) 10 6 Па 11Однако укаэанные материалы обладают недостаточно низкой диэлектрической проницаемостью.Наиболее близким к предлагаемомуявляется материал 23, содержащийБаБЬОЗ, ЫБЬО 9, НгО в следующем соотношении. мол.Ъ:БаБЬО 85,53-87,24Ь 1 БЬО 12,22-12,46ЯгО 0,30-2,25Лучшие составы этой системт имеютнизкие значения диэлектрической проницаемости Е. / Р = 110123 в сочетании с довольно высоким коэффициентом электромеханической связи К р =0,183-0,225. Однако скорость звука Ч в . (5,79-5,00 ) т 10 з м/с и удельное объемное сопротивление 5,(100 С) = 1,510, Омсм недостаточно высоки. Кроме того, указанный. материал имеет низкое значение ж-.ханической прочности,йр р= (48- -50): 10 Па и высокую температуру спекания (1190 ОС).Целью изобретения является увеличе ние механической прочности, скорости з вука, удельного объемного сопротивления и снижение температуры спекания.Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий Ба О, Ь 1 О БЬО 1, БгО, дополнительно содержит ч 20 при следующем соотношении компонентов, мас.%:БаО 16,43-16,54Ь 10 1,12-1,14БЬО 80,91-81,50ВгО 0,70-0,72У уО О, 11-0, 83В табл. 1 приведены примеры 1-4конкретного выполнения составов предлагаемого материала и их электрофизические параметры. Синтез осуществляется по обычнойкерамической технологии двухкратным.обжигом:.температура Т = 800"С,Тл = 850 С, продолжительность т.15 ч, 1 =, 5 ч. Спекание проводится методом горячего прессования последующему режиму; температура 10451100 сС, давление 200 кг/см, времявыдержки 40 мин.Поляризация образцов производитто ся в силиконовом масле при 140 Св течение 45 мин в поле напряженностью (50-70) кВ/см с последующимохлаждением под полем до 90 С,Кчк видно из табл. 1 введение15 (0,11-0,83) вес.% Ч О повышает механическую прочность б= (59,86рост,р-68,3)10 Па, увеличивает скоростьзвука Ч (5,87-5,91 ). 103 м/с иудельное объемное сопротивление2 О Рч = (5 10 - 1 10") Ом см, Приэтом материал имеет довольно высокие значения К р = 0,189-0,202,О = 500-1160 и достаточно низкиемгзначения Е з / Ед = 125-140,25 Материал имеет также высокую температуру Кюри Т = (308-328) С.Примеры 5 и 6;цемонстрируют ухудшение свойств за пределами предлагаемой области концентраций Ч 205, НаЗр рушение указаннт х пределов йрйводитк повышению Е /Ео, снижению Ч,г,336,рост.рСочетание в предлагаемом материале повышенных значений 6 остр, ЧЗ 5,РЧ с низкими значениями е/Ес,. достаточно высокими значения К р, ЦТ является весьма благоприятным длясоздания пьезопреобразователей, работающих в высокочастотном диапазоне. При этом обеспечивается улучше 40 ние характеристик ультразвуковыхустройств, упрощаются схемные решения, увеличивается прочность и на.дежность объектов. 6рост. рПовышенные значения45 3 паУ13,1-15,7) 10предлагаемогокг/мЗматериала позволяют применить его вспециальной ракетно-ядерной технике.Пониженная температура спекания обес 5 р печивает лучшую воспроизводимостьсовйств и повышает технологичностьпредлагаемого материала.Как видно из табл. 1, наиболь.шей прочностью обладает состав 1,55 у .которого 6 р т р = 68,3 10 Па.Сочетание наиболее низкого Е /Рт125 с наиболее высокими значениями 1К, = 0,202 и Ч = 5,91,10 м/сдостигается в составе 3, при этом .Ьрсюст.р= 65,5:10 Па, рч = 7 10"Омсм(при 100 фс),В табл. 2 приведены электрофизнческая и технологические параметры прототипа и предлагаемого материала.10732 а 1 Т а б л и ц а 2ееЮ Ю Ю Ю Ю Ю Ю Ю Ю Ю Ю ЕВ ЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮ ЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮ Параметры ПрототипПредлагаемюйматериал 110 ю 129 0,136 ю 0,225(10,5-11,0 500-1160 5;10 - 110 1045-1100 р, Ом смТаВ. С П р и м е ч а и и е. Измерения Влектрических дараметров проводились в соответствии с ГОСТ 12370 72.Предел механической прочности при статическом растяжении определяют методом диаьвтрального сжатия дисков плоскими штампами. Составывель Н. ФельдманТехред Т.фанта Корректор Ю.Макаренко Редактор Т.Веселова Заказ 263/20 Тираж 606. Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раущская наб., д. 4/5