Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1983 года по МПК C04B35/495 

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано для создания высокочастотных электромеханических преобразователей, основанных на явлении пьезоэлектричества, и, в частности, для ультразву1 овых линий задержки. Известны сегнетоэлектрические пьезоматериалы на основе твердых растворов метаниобатов щелочных металлов i . Одни из этих материалов имеют недостаточно низкие значения диэлектрической проницаемости, другие обладают низкими значениями коэффициента электромеханическХ5й .связи и скорости звука, механической добротности. Наиболее близким к предлагаемому является материал l , содержащий NaNbOj, LiiNbOj, SrO в следующих ко личествах, мол.%: NaNbO,,85,53-87,24 LiNbOj12,22-12,46 SrO0,3-2,25 Эта система имеет достаточно ни кие значения диэлектрической прони цаемости ( 110 - 1зо), сравнительно высокие значения коэф фициента электромеханической связи (Кр 0,136-0,225) и механической добротности ( 904 - 1.338). Однако известный материал харак теризуется недостаточно высокой скоростью звука: V| (5/58 - 5,86 flO м/с. Цель изобретения - повышение ско рости звука. Поставленная цель достигается т что известный пьезоэлектрический к рамический материал, содержащий NagO, LijO, Nb2O5 и SrO, дополнител но содержит Сг2Оэ при следующем со ношении компонентов, мол.%: NajO42,50-43,03 L 206,07-6,15 Nb,0348,96-19,57

Электрофизические параметры составов системы ; - V - ZNbjOy - tSrO - WCr, Oj SrO0,98-1,0 Cr,,25-1,49 В таблице приведены составы.предлагаемого материала и их электрофизические параметры. Синтез осуществляют по обычной керамической технологии двухстадийным обжигом: температура Tj 800с, Т , продолжительность t 5 ч, t2 5.4. Спекание проводят методом горячего прессования по следующему режиму: температура 1050 , давление 200 кг/см время выдержки 40 мин. Поляризацию образцов проводят в силиконовом масле при 140°С в течение 45 мин в поле напряженностью 40-60 кВ/см с последующим охлаждением под полем до . Как видно из таблицы, введение , приводит к существенному повышению скорости звука: V (5,95 6,О2).10 м/с. При этом материал имеет достаточно низкую диэлектрическую проницаемость (0 130 - 140) , достаточно высокий коэффициент электромеханической связи (Кр 0,199 0,202) и высокую механическую добротность (Q 800 - 1250). Диэлектрические потери соответствуют уровню потерь в известном материале. .;, Оптимальное сочетание параметров наблюдается в составе 2, у которого е;, 130 ; Кр 0,2; tg 1,03; 0„ 1250 и V| 6,0-10 м/с. Сочетание в предлагаемом материале повышенных значений VR с достаточно низким значением г довольно высоким значением Кр и Q/ является весьма благоприятным, так как позволяет расширить частотный диапазон ультразвуковых устройств к улучшить их характеристики. Положительный эффект предлагаемого материала обусловлен его качественным и количественнь составом. Нарушение этих пределов приводит, как видно из таблицы, к увеличению Сзэ/ЕО , tgS и уменьшению VR и Q/v (составы 5 и б) . . Содержание, мол. % Nago 1 tiyl 1 sro 1 cro, 543,09 6,16 49,65 1 0,1 180 642,4 6,05 48,8 0,98 1,75 150

Продолжение таблицд Параметры cj,/ec,| Кр Г дЛ QM Tv iofrt/c 0,198 4,6 300 5,93 0,2 3,72 500 5,92

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИ ЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ; содержащий NagO, , NbjOj и SrO, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости звука, он дополнительно содержит при следуюи(ем соотношении компонентов, мол.% NaiO42,50-43,03 LijO6,07-6,15 NbjO,48,96-49,57 SrO0,98-1,00 ,25-1,49 (П С