Пьезоэлектрический керамический материал Советский патент 1982 года по МПК C04B35/468 C04B35/495 

Изобретение относится к пьезотехнике, а именно к составу пьезоэлектрических керамических материалов, и мо)хет быть использовано для пьезоэлектричес1:кх преобразователей, работающих в г1ироком интервале температур 20-800 С.

Известен ряд высокотемпературных пьезокерамических материалов на основе титаната висмута В1д Ti,, 0,. Эти пьезокерамические материалы характеризуются высокой стабильностью пьезоэлектрического модуля сЦ, (обратимые изменения , не превышают 15%) в широком диапазоне температур 200бОО С 1 и г..

Однако рабочие температуры таких пьезокерамических материалов не превышают 6 00° С и ограничены температурой Кюри титаната висмута, которая равна .

Известен пьезокерамический материал на основе сегнетойлектрика титаната висмута-кальция CaBi4Ti температурой Кюри Т 790°С/ содержащий в качестве добавки оксид хрома (,) и оксид никеля (N10) при еледуюцем соотношении компонентов, мае.%:

0,1-0,3

N10 0,1-0,2

CaBi4Ti 0 5 Остальное

Этот материал характеризуется высокой устойчивостью пьезомодуля d,j (обратш.1ые изменения превышают 15%) в диапазоне температур 20-650С 3.

10

Недостатком этого пьезоматериала является резкое возрастание обратимых и необратимых изменений пьезоМодуля drJзДo значений более 50% при температуре выше 650°С.

15

Наиболее близким к изобретению является сегнетозлектрик титанатниобат висмута В1а,Т1М1тО% со олоистоП перовскитоподобной структурой, температура которого равна 915 С,

20 содержащий компоненты в следукцих количествах, мас.%:

76,66 . TiO-j.8,76

25 58

Образцы известного состава (таблица) характеризуется следующими электрофизическими параметрами: относительная диэлектрическая.проницаемость 6. 100, тангенс угла

диэлектрических потерь tg - 0,01 114.

Недостатками известного пьезоматериала яялшотся сравнительно низкое значение пьезомодуля , равное 3 , и нестабильность пьезомодуля воздействию температуры выше . Обратимые изменения пьезомодуля dj, в диапазоне температур 20-800 С составляют более 50%, а нео ратимые - выше 20%.

Целью изобретения является увели 1ение пьезомодуля d и улучшение его стабильности к воздействию температур до .

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал на основе Bi TiNbOq дополнительно содержит добавку О,170,50 мас.% ,,

При этом состав материала в пересчете на оксиды лежит в следующих пределах, мае.%:

76,28-76,53 TiOi 8,72-8,75

14,50-14,55

Nh2,05 0,17-0,5 Cr О,

Ч Ъ

Образцы из предлагаемого материала готовятся,по обычной керамической технологии путем двухкратного обжига В качестве исходных компонентов использупт следующие вещества:

Bi,0,, марки rg ГОСТ 10216-62 TiOa ftapKH Конденсат СТУ-62 марки осг 7-3 ТУ 6-09 -4047-75Cr O-t, марки г МРТУ 6 с 9 9250-6 Исходные вещества смешившот в мокром виде и из полученной шихты

прессуют брикеты. Брикеты подвергают обжигу при 820°С в течение 2 ч, затем тщательно измельчают в порошок, после чего в качестве связки добавляют небольшое количество поливинилового спирта и прессуют заготовки заданной формы. Спрессованные изделия спекают при в течение 1 ч.. Скорость подъема температуры 200300 град/ч. Электроды наносят методом вжигания платиновой пасты при течение 15 мин. Поляризацию пьезоэлементов осуществляют в полисилоксановой жидкости при 200°С в течение 30-мин в постоянном поле напряженностью 25-3S кВ/см.

Данные о пьезоэлектрических параметрах и их стабильности к войдействию температуры и давления предлагаемого материала приведены в таблице.

пьезокерамический материал предлагаемого состава имеет пьезомрдуль 8flO - , что в 2-3 раза выше, чем у чистого В1лТ1ЫЬОд, и характеризуется высокой стабильностью

пьезоэлектрического модуля d до , что на 300° С выше, чем рабочие тe лпepaтypы чистого BigTiNbOgНеобходимые изменения пьезомодуля диапазоне .температур 20-800 С

не превышают 5%, а обратимые 15%.

Таким образом, предлагаемый состав пьезокерамического материала в указанных пределах составлякадих компонентов обеспечивает надежную работу пьезопреобразователей в диапазоне температур 20-000 С при величине пьезомодуля 810- Кп/Н (рабочие температуры всех известных пьезокерамических материалов).

гч

VD VO

го

CO

оо

VO

г1Л

п

Я

00 тН

СТ1 С

оUо J3 г:

о «ч

да 2:

н Н

1Т

н

«

in ts

1Л

о

о о

о

н . r

г

о in

г о

fS

о

оо

Ч

оо

1Л

NJ

VO

00

VO

i

(X)

г

tгfS

л m

3 СП

Uv (О О (Сч

юct

С сГ

о

о . о d

оо

о о о о ы

3 с о

cJ г1 °

2; -

л:м

н

г

f

Z м со fZU

са

н Z н

iм

сл

го

ч

и

м

Формула изобретения ПьеэоэлектрическиП керамический материал на основе ВЦНЫЬОд, о т личаюгчийся тем, что, с целью увеличения пьезомодуля улучшения его стабильности к воздействию температур до , он допол.нительно содерхсит добавку 0,170,50 мас.% .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 1968, с. 760 (прототип).