Пьезоэлектрический керамическийМАТЕРиАл Советский патент 1981 года по МПК C04B35/491 

1

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано для высокочастотных преобразователей, в частности преобразователей сдвиговых колебаний, различного рода ультразвуковых устройств -(ультразвуковые линии задержки, ультразвуковая аппаратура диагностики, акселерометрии)

Для высокочастотных преобразователей необходимы материала, сочетающие низкую диэлектрическую проницаемость с вь1сокими значениями коэффициента электромеханической связи -и пьезочувствите.йьности. Необходима также высокая температурная стабильность резонансной частоты в широком интервале температур.

.Известны пьезокерамические материалы на основе титанатацирконата свинца материалы имеют высокую диэлектрическую проницаемость при относительно низком коэффициенте электромеханической связи и низкой пьезочувстьительности.

Наиболее близким к предлагаемому является материал {.21 состава:

40-50 45-55 2-7,5

Оптимальные составы имеют высокую температуру Кюри (Тц З40с), высокие значения коэффициентов электромеханической связи. Например, при сдвиговых колебаниях по толщине 0,68-0,71. Тем не менее, пьезо10чувствительность этих составов недостаточно высокая ( (35,8-37,8) 10, В-м/Н) из-за высокой диэлектрической проницаемости ( / о 1400-1690), Кроме того,

15 относительное отклонение частоты , в интервале рабочих температур (от до +85с) от частоты, измеренной при 20С, велико и составляет для этих составов 6,8-12,9%.

20 {3-начения , д.,, получены в результате дополнительного испытания системы PbTiO - PbZrOj -

,,j03.: .

25

Цель изобретения - снижение диэлектрической проницаемости g повышение пьезоэлектрического коэффициента улучшение температурной 30 стабильности резонансной частоты.

Поставленная цель достигается тем, что известный пьезоэлектрический керамический материал, включающий PbZrO, PbTiO и , 0, дополнительно содержит МпО или С г О при следующем соотношении компонентов, масс.%:

39,39-41,36

PbTiO, 2,73-2,77 РЬЦ,,Ъ1,1/,05

0., 2-0,3 МпОй или СгоОj ОстальноеPbZrOi

. В таблице приведены составы предлагаемого пьезокерамического материала

Синтез предлагаемого.материала осуществляется по обычной керамической технологии в защитной атмосфере РЬО. Температура синтеза 750-800С, продолжительность 4-10 ч. Спекание проводится методом горячего прессования по следующему режиму: температура10бО-1170С, давление 200 кг/см время выдержки 40 мин. Поляризация образцов производится в -силиконовом масле при температуре 160°С в течение 45 мин в поле напряженностью

20 кВ/см с последующим охлаждением под полем до .

Как видно.,.из таблицы, предлагаемый материал отличается пониженными значениями (860-1150), более высокой пьезочувствительностью ( (38,7-44,2)- .м/Н) , повышенной температурной стабильностью резонансной частоты ( 2,55,2%. Составы 3, б и 10 имеют наиболее высокие значения пьезочувствительности, (42,2-44 , 2) 10 В-м/Н Необходимо отметить, что все составы предлагаемого материала имеют высокие значения коэффициента электромеханической свдзи (IC(5 0,67-0,7),, практически не уступающие значениям коэффициента связи в известном материале. Кроме того, составы характери.зуются высокой температурой Кюри (Тц 322-352°С). По сочетанию параметров состав 10 является наиболее эффективным: 860, 0,7, 44,2-10 В. м/Н, , 2,5%.

Примеры 13-15 демонстрируют ухудшение свойств материала в результате выхода за пределы предлагаемой концентрации компонентов.

IN ГО

CD at

«Л

CM

1Л vfi

7. 8338378

Формула изобретенияPbTiO 39,39-41,36

Пьезоэлектрический керамический .МпОд или С г.0.0,2-0,3

материал, включающий PbZrO, PbTiO РЬГгОзОстальное

и , отлич-ающийс я тем, что, с целью снижения .Источники информации,

диэлектрической проницаемости 6 /fo/принятые во внимание при экспертизе повышения пьезоэлектрического коэффициента улучшения температур-i. Патент США № 4024081,

ной стабильности резонансной часто-кл. 252-62.9, 1977. ты, он дополнительно содержит MnOg .

или , при следующем соотноше- i2. Авторское свидетельство СССР

НИИ компонентов, масс.%: 392883, кл. С 04 В 35/00, 1972.

,2,13-2,П