Пьезоэлектрический керамическийМАТЕРиАл Советский патент 1981 года по МПК C04B35/491 C04B35/01 

Изобретение относится к пьезоэлект рическим керамическим материалам и мо жет быть использовано для создания электромеханических преобразователей различного назначения, в частности для гидроакустических устройств, работ аияцих в режиме приема. Для гидроакустических приемников необходимы материалы, сочетакицие высокие пьезопараметры с высокой удельной чувствительностью при приеме, высокой температурной стабильностью резонансной частоты, низкой скоростью звука. Известны пьезозлек трические керами ческие материалы на основе многокомпо нентных систем сегнетоэлектрических твердых растворов ГЛ. Однако atH материалы обладают либо недостаточно высокими значениями козф фициента электромеханической связи Кп пьезомодуля d,, удельной чувствитель ; ГР кости при приемес) /, ±12. либо недо/ Ч о статочно низкой скоростью звука Vp, либо недостаточно высокой температурной стабильностью резонансной частоты f . Наиболее близким к предлагаемому является материал 2, содержащий PbTiO,, PbZrO, PbW,;,Mg,,, . Лучшие составы зтой системы, принадлежащие морфотропной области, имеют достаточно высокие значения пьезопараметров: Кр 0,608-0,67, d,. ( 183-273). Однако удельная чувсГтвительность ма/ {р терйала недостаточно высокая сЗзЛ-J . (3,7-4,5) . Кроме того, он имеет высокую скорость звука V д (2,95-3,27)10 м/с. Относительное отклонение .частоты SfB/f2 в интервале рабочих температур (-60) - (+85)°С от частоты, измеренной при 20°С велико и составляет для этих составов (5,7-17)%. Таким образом, температурная стабильность резонансной частоты низкая. Цель изобретения - улучшение температурной стабильности резонансной частоты, повьшение удельной чувствительности в режиме приема и уменьшение скорости звука. Поставленная цель достигается тем что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий РЬТЮ, PbZrO, , PbStLiLLt,bO,y, дополнительно содержит SrTiO при спедукмцем соотно шении компонентов, мол.%: PbZrQ39,69-40,41 , 10,28-10,41 ,, 5,53- 5,68 1,0 - 4,0 PbTIO, Остальное Синтез составов предлагаемого пьезоэлектрического материала осу44 ществляют по обычной керамической технологии в защитной-атмосфере РЬО. Температура синтеза 700-750°С, продолжительность 4-10 ч. Спека ния проводят методом горячего прессования по следующему режиму: температура 1070-И90°С, давление 200 кг/см , время вьщержки 40 мин. Поляризацию образцов производят в силиконовом масле при 140с в течение 45 мин в noiie напряженностью 40-45 кВ/см с последующим охлаждением под полем до 90°С. Значения дизлектрической проницаемости , также значения Кр, dj|,d 4|-il 1ДЗ.Vp,, , приведены г €о для предлагаемой системы в таблице.

vO

fO

u- 7 Как видно из таблицы, предлагаемый материал отличается повышенной температурной стабильностью резонансной частоты в интервале от -60 до +85®С, Sfe/f2 (2-4,4)%; пониженной скоростью звука Vq (2,86-2,99) 10 м/с; повыше ннойуд ель ной чувствительностью (4,2-5,0) к/н. Наилучшую стабильность показывает состав Г, имеющий 5 2,0%. Самую .высокую удельную чувствительность и низкую скорость звука имеет состав (Vft 2,86«10 M/c,d,jJ155,0 10 , Е.О к/н). Таким образом, по параметрам Sfe/f2 , УН ,d и э предлагаемый материап обладает преимуществом по срав нению С известнЕлм. Все составы предлагаемого материала имеют высокие значения коэффициентов электромеханической связи и пьезомодулей: Кр 0,647-0,723, d3-, (199-356) 10 к/н Наиболее эффективен в этом отношении состав 4, имеющий Кр 0,723, dj, 356-10 к/н. Значения Кр - - и соста ва 4 существенно превосходят значения Кр и djiлучших составов известной системы PbTIO -PbZrO-j-PbWrtMgi/jO РЬ5Ь и/,Оз, имеющих Кр 0,67, d 5 273- . Сочетание в предлагаемом материале высоких значений Кр и улучщенной температурной стабильностью резонансной частоты, пониженной скоростью зву ка, повышенной удельной чувствительностью является благоприятным для более эффективного его применения в гид 48. роакустических приемниках. При этом повышается качество и уменьшаются габариты приемников. Положительный эффект предлагаемого материала обусловлен его качественным и количественным составом, что подтверждают также примеры 5 и 6, демонстрирующие ухудшение свойств за пределами предлагаемой области концентраций компонентов что приводит к уменьшению Кр, увеличе- . .. Р„ Формула изобретения Пьезоэлектрический керамический материал, содержащий РЬТЮ, PbZrO PbWrf,Mg.03 - - отличаю-It 4(4 щ и и с я тем, что, с целью улучшения температурной стабильности резонансной частоты, повьвнения удельной чувствительности в режиме приема и уменьшения скорости звука, он дополнительно содержит SrTiOj при следующем соотношении компонентов, мол.%: PbZrO, 39,69-40,41 10,28-10,41 PbSbrfl,(цОз 5,53- 5,68 SrTia, 1,0 - 4,0 PbTiO, Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 471335, кл. С 04 В 35/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 485996, кл. С 04 В 35/00, 1973.