Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1984 года по МПК C04B35/495 

Изобретение относится к пьезоэлeктpичeckим керамическим материалам и может быть использовано для . создания высокочастотных электромеханических преобразователей, осно- . ванных на явлении пьезоэлектричества, в частности в ультразвуковых линиях задержки, а также для создания элементов, применяемых в тех областях техники, где требуется высокое отношение прочности к плотности материала.

Известны сернетоэлектрические пьезоматериалы на основе твердапс растворов мета1ниобатов щелочных металлов, пригодные для использования в высокочастотной технике. Так, например, материал имеет диэлектрическую проницаемость jj/fo 170-595, коэффициент электромеханической, связи К 0,102-0,248, скорость звука V;; (4,83-5,83 --10 м/с, механическую прочность на растяжение (51,1-5б, 13.

Однако указанные материалы обладают недостаточно низкой диэлектрической проницаемостью.

Наиболее близким к предлагаемому является материал f2,содержавши NaHbOj , LiMbOj 5 SrO в следующем соотношении, моло%:

NaNbO, 85,53-87,24

LiNbO, 12,22-12,46

SrO0,30-2,25

Лучшие составы этой систе.№1 имеют низкие значения диэлектрической проницаемости о 110--123 в сочетании с довольно высоким .коэффициентом электромеханической связи 0,183-0,225. Однако скорость звука УЯ - (5,79-5,80 ) Т 10 м/с И .. удельное объемное сопротивление 5у(100°С) - 1,, Омлсм недостаточно высоки. Кроме того, указанный, материал имеет низкое значение лдаханической прочности,d. (4850) ,- 10 Па и высокую температуру спекания (1190°C).

Целью изобретения является увеличение механической прочности,скорости звука,удельного объемного сопротивления и снижение температуры спекания.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий , . , SrO, дополнительно содержит при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Na,0 16,43-16,54

1,12-1,14

80,91-81,50

SrO 0,70-0,72

У„0 0,11-0,83

В табл. 1 приведены примеры 1-4 конкретного выполнения составов предлагаемо о материала и их электрофизические параметры.

Синтез осуществляется по обычной керамической технологии двухкратным. обжигом;.температура Т , Tj , продолжительность t 5 ч, t ,5 ч. Спекание проводит ся методом горячего прессования по следующему режиму: температура 1045НОО С, давление 200 кг/см2, время В 4Держкй 40 мин.

Поляризация образцов проиэводит ся в силиконовом масле при 140°С в течение 45 мин в поле напряженно.стью (50-70) кВ/см с последующим охлаждением под полем до 90°С. Кдк видно из табл. 1 введен.ие

5 (0,11-0,83) вес.% У о повышает механическую, прочность йр,,р (59,8 -68,3j -10 Па, увеличивает скорость звука V;f (5,87-5,91 ). 10 м/с и удельное объемное сопротивление

0 PV (5 -10 - I-IO) Ом см. При этом материал имеет довольно высокие значения Кр 0,189-0,202, Q п достаточно низкие значения Е 33 / а 125-140.

5 Материал имеет также высокую темnepjiTypy Кюри Т,( (308-328;С.

Примеры 5 и 6 Демонстрируют ухудшение свойств за пределами предлагаемой области Концентраций V-Oj. На0 рушение указанш X пределов приводит к повышению j /б,,, снижению Vp,

OpolCT.p Сочетание Б предлагаемом материале повышенных значений браст.р ц

с .Pv с ьизкими значениями е, /ЁО , достаточно высокими значения К р, Q|, f является весьма благоприятным для создания пьезопреобразователей, работающих в высокочастотном диапазоне. При этом обеспечивается улучше0 ние характеристик ультразвуковых устройств, упрощаются схемные решения, увеличивается прочность и надежность объектов. .

PCICT. р Повышенные значения

,зпа

13,1-15,7)- 10 ---;--5 предлагаемого

материала позволяют применить его в специальной ракетно-ядерной технике. Пониженная температура спекания обеспечивает лучшую воспроизводимость совйств и повышает технологичность (Предлапаеглого материала.

Как видно из табл. 1, наиболь.шей прочностью обладает состав 1,

у которого 6 рост, р - 68,3 .10 Па. Сочетание наиболее низкого 125 с наиболее высокими значениями Кр 0,202 и Уд - 5,91,-10 м/с достигается в составе 3, при этом

6рыс1.1г 65,, Р 7-1оЪм-см

:(при100« С). .

В табл. 2 приведены электрофизическая и технологические параметры прототипа и предлагаемого материала.

ю

VO

м

1073291

Т. а .6 л и ц а 2

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включшоций , Li-jO, SrO, отличающий с я тем, что, с целью увеличения механической прочности, скорости о звука, удельного объемного сопротив:Ления и снижения температуры спекания, он дополнительно содержит при следушаем соотношении ко поненгов, мас.%: NaftO16,43-16,54 1,12-1,14 LijO 80,91-81,50 КЪ,0, Згб 0,70-0,72 0,11-0,83 VjOy

П м/с5,58-5,865,87-5,91 ё тр-10. Па148,0-50,0)59,8-68,3 fez. ЮЛ-ЗЗ ; - 110,5-11,0) 13,1-15,7 QM904-1338500-1160 р , Ом-см(1,5-1,7).-10 5ч1о -1-10 Т, «G11901045-1100 имечание. Измерения |лектричёских ..параметров проводились в соответствии с ГОСТ 12370-72.Предел мехаиической прочности при статическом растяжении определяют методом диаметрального сжатия дисков плоскими штампами.