Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1980 года по МПК C04B35/491 C04B35/499 

Изобретете относи-тся к пьезотехнике и может быть использовано для изготовления устройств с большим энерговыдепением под воздействием механических удар ных напряжений. Для этих целей требуются сагнетоэпектрические материалы с сочетанием высоких значений остаточной поляризации Рг, малых значений диэлектрической проницаемости €/§0 и высоких значений электрической Щ)ОЧНОСТИ . Занесенная в материале при поляризации электрическая энергия имеет значение Wr: - . Однако под воздействием импульсной механической нагрузки выделяется лишь часть ее, пропорциональная . Поэтому важной задачей при выборе материала для рабочего элемента является повышение электрической прочности. Известны сегнетоэлектрические материалы на основе цирконата-титаната свинца с соотношением Z«-1 96,5/3,5 с добавкой оксида ниобия или на основе цир коната-титаната свинца с добавкой оксида вольфрама и соотношением цирконий 2r/Ti 95/5 ClL Эти материалы, имеют довольно высокие значения остаточной поляризации и малое значение диэлектрической проницаемости, Недостатком данных материалов является невысокая электрическая прочность. Другим существенным недостатком материалов на основе цирконата-титаната свинца является высокая .летучесть оксида свинца, что при спекании керамических образцов при температурах выше требует специальных технологических приемов. Наиболее близким к изобретению техническим решением является пьезоэлектрический материал на основе твердого раствора (Pl),Cdl ) (2г ,Ti ) О 2. Материал спекают при относительно высоких температурах и к тому же он характеризуется недостаточными значениями электрической прочности. Цель изобретения - повышение темпе- ратуры спекания, повышение электрическо прочности керамики в сочетании с высокими значениями остаточной поляризации и малыми значениями диэлектрической проницаемости. Лля достижения указанной цели керамический материал на основе (С c3l,Pt)C2l,Ti)P дополнительно содержит ОеОд и WO а его состав соответствует формуле (PVxCe,)t(,.,T,).(Ge,/,,)Qj,, . где X г 0,02-0,04; Vr 0,06-0,08. Пример 1. Берут сегнетоэлектри ; чески и материал состава Т),97РЬ2Подл Ох А +о,оуса(Се,)0,,, - I Р готовят из смеси исходных Ьеществ, взятых в следующем соотношении, г: 67,5832 28,9843 1,4145 1,ОО44 О,4О91 q 6044 После помола исходных вешеств из по лучэнной шихты изготовляют брикеты. Бри кеты подвергают обжигу при температурах 800-85О С в течение 2 ч. Затем брикеты тщательно размельчают в порошок с размером частиц (3-5)1О м. В порош кообразный продукт добавляют в качестве связки водный раствор поливинилового спирта и прессуют изделия заданной формы. Спрессованные изделия обжигают при температуре в течение 2 ч. Скорость подьема температуры 20О°С/ч. После шлифовки на изделия наносятся але ;троды путем вжигания серебряной пасты при 65О С в течение 5 мин. Поляризация изделий осуществляется в полисилаксановой жидкости при в течение 1 ч в постоянном электрическом поле 4кВ/мм охлаждение образцов до комнатной температуры - в присутствии электрического поля. Значения остаточной поляризации опрёделились двумя методами: по выделившемуся в процессе располяризации пирозаряду} из петель диэлектрического гистерезиса, снятых на частоте О,ОО5 Гц. При измерениях максимальное электрическое поле на образцах равняется утроенному коэрцитивному полю. Значения остаточной поляризации, полученные обоими методами практически совпадали. Свойства полученного материала, из- . . меренные на керамических образцах в ви10 мм и толщиной дисков диаметром м следующие: Остаточная поляримк К л/см 30 зация Рг Диэлектрическая проницаемость до /SQ 295 поляризации Диэлектрическая проницаемость пос€.(6О ле поляризации Тангенс диэлектрических потерь % 2,40 по.сле поляризации (tfl Электрическая ПРОЧНОСТЬ пР кВ/мм 6,2 Коэффициент элек0,15 тромеханической связи Кл Пьезомодуль di,v, ед.СГСЕ О,2410 Механическая добротность GUvtex Скорость звука . Плотность 7,84 Точка Кюри; TG, °С225 Пример .2. Сегнетоэлектричесматериал состава 0,97РЬ7П- ч.Т1-.,0-,+ ,003Cc CG8 /,,J(/,/3)0, овят из смеси исходных веществ, взяв следующем соотношении, г: PfaCOj - 67,5425 2«0д. 29,2785 Т-Юа - 1,1616 CdO 1,0035 QeOj 0,4083 О,604О Операции аналогичны описанным в прие 1. Свойства полученного материала дующие: мк Кл/см 28 29О 23О , % 2,4 I кВ/мм 6,1 ,ед. СГСЕ 0,25-10 340 , км/с 4,ОО г/см 7,85 . С223 р и м е р 3. Согнетоэлектрический ериалсостава 0,97РЬ(2го«.Т1доя)0 + ,03Ca(aei/iW,/j)03 ® вят из смеси исходных веществ, взяв следующем соотношении, г: PbCOj г: 67,6573 ZrOa. 28,7041 5 ,79170 TfO 1,6185. C(3l 1,0055 G,eO.; 0,4O95 VVOa 0,6051 Операции изготовления анапогнчны опи- 5 санным в примере 1, Свойства полученного материала следующие: р J мк Кл/см 30 230 . , % 2,4ОО кВ/мм 6,2 К, О IS -g df ,ед. СГСЕ 0,25 10 .мех , км/с 4,1 /с 227 Р.. .мк. Кл/см 33 € /бо 250 uS- % 2 420 о 15 л 01,1 .ei СГСЕ 0,2310 а 265 ,км/с 4,0 0 6 f ,г/см47,65 c , C« 225 ЕПР ,кВ/мм 6,3 о Р У « изобретения Пьезоэлектрический керамический материал на основе (CciJ,Pb ) С, )C)j отличающийся тем, что, с целью понижения температуры спекания, повышения электрической прочности керамики в сочетании с высокими значениями оСтаточной поляризации и малыми значениями диэлектрической проницаемости, он д6 полнительно содержит ОеОд. HW/Ojja его. состав соответствует формуле где Хг 0,02-0,O4i Уг 0,06-0,08. Источники ин(jюpмaцi;и, п{эинятые во. внимание при экспертизь 1, FerroeEectrics,Ю, 61, 1976, 2. Патент США jr3l94765, кл. 252-629, 1965.