JPH03174784A - 圧電電歪材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、精密工作機械における位置決め、流量制御バ
ルブ、自動車のブレーキ装置等に使用し得るアクチュエ
ータ用の圧電電歪材料に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕電界を
加えると機械的な歪みを生じる性質を有する物質は、一
般に圧電材料又は圧電、電歪材料と呼ばれ、電気機械変
換素子として、バイモルフ・、圧電着火素子、超音波振
動子、圧電ブザー、セラミックフィルター等に広く利用
されている。

一般に圧電材料に電界をかけるとその結晶構造が変化し
、その結晶変態点において極大の歪量（電気機械結合定
数）を示す。結晶変態点は各圧電材料により異なるので
、目的の作動温度に応じ、適当な圧電材料を選択して用
いている。

このような圧電材料としては、ＢａＴｉ０ａ、Ｐ　ｂ（
Ｚ　ｒ。

ＴＩ）０３（ＰＺＴ）、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３等
が知られテいる。

また上記した材料に他の酸化物等を添加して、圧型材料
の各種特性を向上させたものも用いられている。

ところで圧電材料として広く使用されているＰＺＴは、
約１．５　Ｘｌ０−’の歪量（△１／ｌ）を有するが、
より大きな歪量、例えば約３．ＯＸｌ０−３以上の歪量
を得ようとすると、電界を印加したときに生ずる歪が異
方性を持つようになるために、ＰＺＴ内の粒界に応力が
集中して破壊に到るという問題がある。

一方ＰＺＴにおいて、Ｚｒの一部をＮｂ及びＳｎで置換
したＰＮＺＳＴ材（たとえばＰｌｅａ、　５ｓＮｔｌｏ
、　０２　Ｃ（Ｚｒｏ、　Ｂ　Ｓｎｏ、４）ｏ、９４Ｔ
Ｉ０．０６）　ｏ、ｓｓ　０３）は、破壊を起こすこと
なく大きな歪みを生ずることが報告されている（「応用
物理」、第５４巻第６号（１９８５年）、５９１５９５
頁〉。これは第４図に模式的に示すように、ＰＮＺＳＴ
材が電界強度３０ＫＶ／ａｍ程度の電界の印加を受ける
と、まず反強誘電相（ａ）から強誘電相（ｂ）への相転
移により大きく等方向に膨張し、さらに相転移後に圧電
現象が起こり、電界印加方向に伸びる（歪む）ためであ
る。この相転移による膨張　（（ａ）→（ｂ））と、電
圧印加による歪みとの両方によって得られる電界印加方
向の歪みは、通常のＰＺＴ圧電電歪材料の歪みの約２倍
の大きさである。この点で上記した組成のＰＮＺＳＴ材
はアクチュエータ用圧電電歪材料としてたいへん有望で
ある。しかしながら、大きな電界ヒステリシスを有する
ために、アクチュエータ材としては実用化されていない
。

したがって本発明の目的は、上記欠点をなくし、大きな
歪量を与えるとともに、ヒステリシス電歪みの小さな圧
電電歪材料を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、本発明者は以下
のことを発見した。

（ａ）　ＰＮＺＳＴ材において、Ｐｂ２＋の一部をＢａ
２＋で置換することにより結晶の格子定数が増大し、歪
量が大きくなるとともにヒステリシス電歪みが減少する
。

（ｂ）　Ｂ　ａ　２＋によるＰｂ２＋の置換量が多すぎ
ると反強誘電相が不安定となり、電界を除去しても強誘
電相から反強誘電相に戻らなくなる。

（Ｃ）　ＰＮＺＳＴ材において、Ｔｉ４＋の量を減らす
と電界ヒステリシス電歪みが小さくなるが、強誘電相が
不安定となり、小さな電界では相転移しなくなる。

（イ）ＰＮＺＳＴ材において、Ｚｒの量を多くすると、
Ｂａ２＋の置換と同様に、結晶の格子定数が増大し、歪
量が増大するとともに、ヒステリシス電歪みが減少する
。

（ｅ）　ＰＮＺＳＴ材において、Ｚｒの量を多くすると
ともに、Ｐｂ２＋の一部をＢａ２＋で置換すると、上記
（ｄ）に記載の効果は一層増大する。

したがって、ＰＮＺＳＴ材においてＰｂ２＋の一部をＢ
ａ２＋で置換するとともに、Ｔｉ４＋の量をＢａ２＋の
添加量に相応して減らしてやれば、ヒステリシス電歪み
が小さくまた大きな歪量を与え、かつ電界を除去したと
きに必ず強誘電相から反強誘電相へ相転移する圧電電歪
材料を得ることができる。

またＰＮＺＳＴ材中のＺｒの量を増してやれば、１３ａ
２＋の置換がなくてもヒステリシス電歪みが小さく、ま
た大きな歪量を与え、かつ電界を除去したときに必ず強
誘電相から反強誘電相へ相転移する圧電電歪材料を得る
ことができる。さらにＢａ２＋の置換をすれば、歪量は
一層増大する。

本発明は以上の発見に基づき完成したものである。

すなわち本発明の第１の圧電電歪材料は、下記一般式： ％式％（２０３ 及び０．Ｏ１≦α≦０．０３．０．２≦β≦０．６、及
び０．０．０１≦α≦０．０３、０．０４≦（２／３）
　ｘ　＋　ｙ≦０．０７５）により表わされる組成を有
することを特徴とする。

また、本発明の第２の圧電電歪材料は、下記−般式： ％式％（３ 及び０．０６≦ｘ≦０．０３．０，２≦β≦０．６、及
び０．０６≦Ｘ≦０．１２）により表される組成を有す
ることを特徴とする。

さらに、本発明の第３の圧電電歪材料は下記−般式： ％式％ 及び０．０６≦ｘ≦０．０３．０．２≦β≦０．３７、
及０．０２５≦ｙ≦０．０７５）により表わされる組成
を有することを特徴とする。

本発明を以下詳細に説明する。

本発明の第１の圧電電歪材料の組成は一般式：％式％（
２０ 及び０．０６≦ｘ≦０．０３．０．２≦β≦０．６、及
び０．０１≦Ｘ、かつ０．０４≦（２／３）ｘ＋　ｙ≦
０．０７５）で表わされる。

まずＮｂの含有量αは０．０１〜０．０３の範囲とする
。

Ｎｂが０．０１未満であると、圧電電歪材料に高電界を
印加しなければ相転移を起こさないので好ましくない。

また０、０３を超す量であると、電界を除去しても強誘
電相から反強誘電相への相転移が起こらず、不良となる
。好ましいＮｂ含有量αは０．０１５〜０、０２５であ
る。

次にＳｎの含有量βは０．２〜０．６の範囲とする。

これに伴ってＺｒの含有量（１−β）は０．４〜０．８
の範囲となる。Ｓｎが０．２未満（Ｚｒが０．８を超す
量〉であれば、電界を除去しても強誘電相から反強誘電
相への相転移が起こらず不良となる。またＳｎが０．６
を超す量（Ｚｒが０．４未満）であると、高電界を印加
しなければ相転移を起こさないので好ましくない。好ま
しいＳｎ含有量βは０．２５〜０．４５であり、好まし
いＺｒ含有量（１−β）は０．５５〜０．７５である。

ｐｂの一部をＢａによって置換すると、ヒステリシス電
歪みは小さくなる。これは以下の３つの理由によるもの
と考えられる。すなわち、 （ａ）Ｂａの置換により結晶の格子定数が拡大し、それ
に応じて歪量も増大する。特にａ軸の格子定数が４．１
２０Ａ以上になると、歪量は３×１０３以上となる。

（ロ）Ｂａの導入により非強誘電組成のＢａＺｒ０．が
部分的に形成される。このときＤａは圧電電歪材料内に
ランダムに入るので、ＢａＺｒ口。は圧電電歪材料中に
局所的に不均一に形成される。

（Ｃ）非強誘電組成のＢａＺｒＯｓの生成により、反強
誘電相と強誘電相間の相転移が局所的に妨げられる。

８− このようにＢａＺｒＬの形成部位がランダムに配置され
るので、相転移を起こす電界の強さは一定とはならない
。すなわち形成されたＢａＺｒ０ａの割合によって異な
り、ＢａＺｒＬの少ない部分では弱い電界でも相転移を
起こすが、ＢａＺｒＯ３の多い部分では、比較的大きな
電界を印加しないと相転移が起きない。したがって圧電
電歪材料全体としてみると相転移はいわば散漫化され、
ある範囲の電界の強さの中で相転移が連続して起こる。

その結果、第１図（ａ）に模式的に示すように圧電電歪
材料の歪量は電界の強さに対してなだらかに変化する（
曲線Ｐ）一方圧型電歪材料内にＢａＺｒＬが形成されて
いないものは、第１図わ）に模式的に示すように、ある
特定の電界（［！ｑ）で大きく歪む（相転移が散漫化さ
れない）。

第１図（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、ｐｂの一
部をＢａで置換することにより圧電電歪材料のヒステリ
シス電歪みは小さくなる。この効果を得るためには、０
．０１以上の量のＢａをｐｂに代わって圧電電歪材料内
に導入する必要がある。しかしながら、Ｂａ９　− の添加は反強誘電相を不安定にする効果があるので、あ
る量を超える量のＢａを添加すると、電界を除去しても
強誘電相から反強誘電相へ相転移しなくなる。Ｂａの量
は後述するようにＴｉの量ｙと相関しているので、その
上限もｙとの関係により定まる。

本発明の圧電電歪材料において、Ｔｉを減少させるとヒ
ステリシスが小さくなる。しかしながらＴｉの量が減少
するのに応じて・強誘電相が不安定となり、高電界をか
けないと反強誘電相から強誘電相へ相転移しなくなる場
合が生じるので、それと反対の作用を有するＢａの量Ｘ
を増加させる必要が生じる。一方Ｔｉの量を多くするの
に応じて逆に反強誘電相が不安定となり、電界を除去し
ても反強誘電相へ戻らなくなるので、今度は、Ｂａの量
Ｘを減少させる必要がある。このように、Ｔｉ１ｌｙは
Ｂａ量Ｘと相゛関している。

Ｂａ１ｌ　ＸとＴｉ量ｙとの関係は、本発明の第１の圧
電電歪材料においては、以下の式により表される。

０．０．０１≦ｘ、かつ０．０７５ ０ 第２図は、本発明の第１の圧電電歪材料におけるＢａ量
ＸとＴｉ量ｙの取りうる範囲を示すグラフである。本発
明の第１の圧電電歪材料のＢａ１ｔｘとＴ量ｙはそれぞ
れこのグラフの直線ｆ１１．１２．１３及びＸ軸で囲ま
れた領域及びＸ軸は含まない）内にある。以下この領域
の限定理由について述べる。

（イ）直線ｆｌｌ（ｘ＝０．ｏ↓）： ヒステリシス電歪みを小さくするためには、Ｂａ量Ｘが
０．０１以上必要である。

（＋７）　ｘ　＃、ＩＩＩより上（ｙ＞０）：本発明の
第１の圧電電歪材料はＴ１を含む。

（ハ）直線１２　： これはｙ　−−（２／３）　ｘ　＋　０．０７５を示す
直線である。これより上の領域では、Ｂａ量及びＴｌ量
の過多により反強誘電相が不安定となり、電界を除去し
ても強誘電相から反強誘電相へ戻らなくなる。したがっ
て領域は直線１２以下とする。

（ニ）直線１３　： １ これはｙ−−（２／３）ｘ＋０．０４を示す直線である
。これより下の領域では、Ｂａ量及びＴｌ量の過少によ
り強誘電相が不安定となり、高電界を印加しないと相転
移を起こさず好ましくない。したがって領域は直線１２
以」二とする。

以上の理由により、本発明の第１の圧電電歪材料におけ
るＢａ量及びＴｌ量は、第２図に示す領域すなわちｘ＝
０．０１、（２／３）　Ｘ十ｙ　＝　０．０４、（２／
３）Ｘ＋　ｙＯ，０７５及びＸ軸及びＸ軸は含まない）
によって囲まれる領域内にある。好ましい範囲としては
、０，０３≦Ｘ≦０．０５、Ｖ＞０．０．０４５≦（２
／３）ｘ＋ｙ≦０．０７である。

次に本発明の第２の圧電電歪材料について説明する。

本発明の第２の圧電電歪材料の組成は一般式：％式％［
］ 及び０．Ｏｌ≦α≦０．０３．０．２≦β≦０．６、及
び０．０６≦Ｘ≦０．１．２＞により表わされる。

Ｎｂの含有量αとＳｎの含有量βの範囲はそれぞれ上記
の通りであるが、この限定理由は前述した本９ 発明の第１の圧電電歪材料におけるＮｂ及びＳｎの含有
量の限定理由と同じである。なおＺｎの含有量（１−β
）も第１の圧電電歪材料と同様に０．４〜０．８となる
。

Ｂａの量Ｘは０．０６≦Ｘ≦０．１２の範囲内にある。

第２の圧電電歪材料ではＴｉは含まれていないが（ｙＯ
）、Ｂａ量Ｘが０．０６〜０．１２の範囲にあるときに
は、圧電電歪材料のヒステリシス電歪みは小さく、大き
な歪量を与えるとともに、強誘電相と反強誘電相間の相
転移も可逆的に起こる。Ｘが０．１２を超す量となると
反強誘電相が不安定となり、電界を除去しても強誘電相
から反強誘電相へ戻らなくなる。またＸが０．０６未満
のときには強誘電相が不安定となり、高電界を印加しな
いと相転移を起こさず好ましくない。より好ましい範囲
は０．０６７５≦Ｘ≦０．１０５である。

以」二に説明したα、β、Ｘ及びｙの範囲となるように
各元素の量を規定すると、ヒステリシス電歪みが小さく
かつ歪量の大きな圧電電歪材料とすることかでき、また
そのような圧電電歪材料は電３ 界の印加及び除去により反強誘電相と強誘電相との間の
相転移を可逆的に行なうことができる。

最後に本発明の第３の圧電電歪材料について説明する。

本発明の第３の圧電電歪材料の組成は一般式：％式％ 及び０．０６≦ｘ≦０．０３．０．２≦β≦０．３７、
及び０．０２５≦ｙ≦０．０７５）により表わされる。

Ｎｂの含有量αの範囲は上記の通りであるが、この限定
理由は前述した本発明の第１及び第２の圧電電歪材料に
おけるＮｂの含有量の限定理由と同じである。

第３の圧電電歪材料は、Ｚｒの含有量（１−β）が０．
６３〜０．８と多いことを特徴とする。Ｚｒの含有量が
０．６３以上となると、結晶のα軸の格子定数は４．１
２０ＡＥＩ上となり、それに応じて大きな歪量が得られ
ることがわかった。すなわち、Ｚｒの含有量（１−β）
が０．６では歪量ΔＩ！、／１は３　Ｘ　１０−’未満
あるが、０．６３以上となると急激に増大し、△ｌ／ｌ
は３　Ｘ　１０−３以上に達する。一方Ｚｒの含有量（
１４ β）が０．８より多くなると、ヒステリシスカーブの幅
が広くなりすぎ、歪を起こすのに必要な電界が大きくな
る。また、電界を除去しても歪が元に戻らない場合には
、逆バイアスをかける必要も生じる。好ましいＺｒの含
有量は０．６５〜０．７５である。

なおＴＩの量ｙは０．０２５≦ｙ≦０．０７５の範囲内
にある。Ｔｉの含有量ｙがこの範囲内にないと、所望の
歪量が得られない。好ましいｙの範囲は０．０３５≦ｙ
≦０．０６である。

第Ｉ乃至第３の圧電電歪材料はいずれもペロブスカイト
型結晶構造を有し、ｐｂ”　（一部Ｂａ２＋により置換
されていてもよい）はＡサイトを形成し、Ｎｂｚ［（Ｚ
ｒ＋−ＢＳｎＢ）　＋−ｙＴｌｙ］　Ｉ−０！はＢサイ
トを形成する。

ここで、（ａ）　Ａサイトを形成するＰｂ２＋の一部を
Ｙ３＋及び／又はＬａ３＋で置換するかあるいはＹ３＋
及び／又はＬａ３＋をドープするか、又は（ｂ）　Ｂサ
イトを形成するＳｎ’＋の一部をＷ６＋及び／又はＴａ
３＋で置換するかあるいはＷ６＋及び／又はＴａ３＋を
ドープすると、ヒステリシス電歪みが小さくなる傾向が
認められる。いずれの場合も置換量又はドープ量はＡザ
イ５ ト　（又はＢサイト）全体を１１００ａｔ％としたとき
に５　ａｔｍ％以下である。以」二の効果は、Ｙ　３＋
、１．ａ３　＋ＶＶ　６　＋、Ｔａ３”のドナー性質の
発揮によるものと考えられる。すなわち、ｐｂ２４のと
ころに１．　ａ３　＋、Ｙ３＋という原子価の大きな元
素を入れたり、Ｓｎ’＋のところにＷ６＋、Ｔａ″＋と
いう原子価の大きな元素を入れると、ドナー効果が現れ
て、若干ヒステリシス電歪みが小さくなる。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１、比較例１〜３ 出発原料としてＰｂＯ１ＢａＣ０３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｚｒ
Ｏ２，５ｎｏ２、ＴｌＯ２を用い、これらの原料粉末を
下記組成：Ｐｂｏ、　９９−＋Ｉ　ＢａＪｂｏ、ｏ２［
（Ｚｒｏ、　ｅ　Ｓｎａ、　４）０−９４ＴＩＤ、　ｏ
ｓｌ。、。９８０３ となるように秤量し、ボールミルで２４時間混合した。

得られた混合物を８５０〜９５０℃で１０時間予備焼成
し、再びボールミルで２４時間混合した。得られた混合
物を１０００ｋｇ／ｃｕｔの圧力で金型成形し、１３６ ００℃で２時間焼結し、厚さ０．３ｍｍの焼結体を得た
。

この焼結体の両面に金からなる電極板を形成した。

電極間に電圧を印加し、その歪量を測定した。

結果を第３図に示す。

第３図かられかるように、Ｂａ量Ｘが０．０１の圧電電
歪材料（実施例１）は、Ｂａを含まない圧電電歪材料（
比較例１）に比べて、明らかにヒステリシス電歪みが小
さく　（また歪量も大きなものと）なっている。

また、Ｂａ量Ｘが０．０３（比較例２）及び０．０５（
比較例３）のものは、いずれも（２／３）ｘ＋ｙが０，
０７５より大きい。そのため電界除去後も歪が残留し、
圧電電歪材料として利用できないものであった。

実施例２ 出発原料としてＰｂＯ、ＢａＣＬ　、Ｎｂ２Ｏ５、Ｚｒ
Ｌ、ＳｎＯ２、及びＴｉＬを用い、これらの原料粉末を
下記組成： Ｐｂｏ、　９ｓＢａｏ、　ｏＪｔｌｏ、　ｏ２［（２ｒ
ｏ、　５ｓｓｎｏ、　３５）　Ｑ、　５ｓＴｌｏ、　０
４］。、９１１０３ となるように秤量し、ボールミルで２４時間混合し７ た。得られた混合物を８５０〜９５０℃で１０時間予備
焼成し、再びボールミルで２４時間混合した。得られた
混合物を↓０００ｋｇ／ｃ／の圧力で金型成形し、１２
６ｏ−Ｌ１２９０℃で２時間焼結し、厚さ０．３ｍ＋ｔ
＋ノ焼結体を得た。この焼結体の両面に金からなる電極
板を形成した。

電極間に電圧を印加し、その歪量及びヒステリシスを測
定した。さらに各試料のａ軸及びＣ軸の格子定数を測定
した。結果を第１表に示す。

３− 第１表かられかるように、１２６０〜１２９０℃の焼成
温度において、明らかに歪量　（ΔＩＩ／Ｉｔ）　　は
３×１０−３以上と大きく、またヒステリシスは小さい
。

これらの場合、ａ軸の格子定数はいずれも４．１２０Ａ
以上である。

実施例３ 出発原料としてＰｂＯ、ＢａＣＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｚｒ
Ｌ、ＳｎＯ２、及びＴｌＯ２を用い、これらの原料粉末
を下記組成： Ｐｂｏ、　５ｓ−ｘＢａＪｂｏ、　ｏ２［（２ｒｏ、　
５ｓＳｎｏ、　３９）　１−ＹＴＩＹ］０．９１１０３
となるように秤量し、ボールミルで２４時間混合した。

得られた混合物を８５０〜９５０℃で■時間予備焼成し
、再びボールミルで２４時間混合した。得られた混合物
を１０００ｋｇ／ｃｕｔの圧力で金型成形し、１２６０
〜１２９０℃で２時間焼結し、厚さ０．３ｍｍの焼結体
を得た。この焼結体の両面に金からなる電極板を形成し
た。

電極間に電圧を印加し、その歪量及びヒステリシスを測
定した。さらに各試料のａ軸及びＣ軸の格子定数を測定
した。結果を第２表に示す。

０ 第２表から明らかなように、Ｚｒｉを増加させると、歪
量も大きくなり、さらにＢａｉが増加すると歪量は一層
大きくなる。

２２ 実施例４ 出発原料としてＰｂＯ、ＢａＣＬ　、Ｎｂ２Ｏ５、Ｚｒ
Ｌ、ＳｎＬ、及びＴｉＩ４を用い、これらの原料粉末を
下記組成： Ｐｂｏ、　ａｓ−ＪａＪｂｏ、　ｏ２［（Ｚｒｏ、　７
ｓｎｏ、　３）　１−ＹＴＩＹ］０．９６０３となるよ
うに秤量し、ボールミルで２４時間混合した。得られた
混合物を８５０〜９５０℃で１０時間予備焼成し、再び
ボールミルで２４時間混合した。得られた混合物を１０
００ｋｇ／ａｎ！の圧力で金型成形し、■２６０〜１２
９０℃で２時間焼結し、厚さ０．３ｍｍの焼結体を得た
。この焼結体の両面に金からなる電極板を形成した。

電極間に電圧を印加し、その歪量及びヒステリシスを測
定した。さらに各試料のａ軸及びＣ軸の格子定数を測定
した。結果を第３表及び第５図並びに第６図に示す。

−２← 第３表から明らかなように、Ｚｒ量を０．７と増大する
と、Ｂａ量がＯのときでも歪量は大きくなる。

また、Ｂａ量の増大により、歪量が一層大きくなること
が認められる。

また第５図から明らかなように、Ｂａ量が増加すると、
歪量のヒステリシスの幅が減少する。さらに第６図から
明らかなように、Ｚｒ量が０．６５と多いと、ａ軸の格
子定数は４．■２Å以上であり、さらにＢａ量の増加と
ともに増大している。

実施例５ 出発原料としてＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＬ、ＳｎＯ２
、及びＴｉＩ４を用い、これらの原料粉末を下記組成：
Ｐｂｏ、５ｓＮｂｏ、ｏ２［（Ｚｒ　Ｉ−、Ｂｓｎｆｌ
）Ｉ−Ｙ’ｒ’Ｙコ０．９１＋０３となるように秤量し
、ボールミルで２４時間混合した。得られた混合物を８
５０〜９５０℃で１０時間予備焼成し、再びボールミル
で２４時間混合した。得られた混合物を１０００ｋｇ／
ｃｕｔの圧力で金型成形し、１２６０〜１２９０℃で２
時間焼結し、厚さ０．３ｍｍの焼結体を得た。

各試料のＺｒ、　Ｔｉの含有量及び焼成温度は以下の５ 通りである。

試料Ｎｏ、　　　Ｚ　ｒ　　　　　Ｔ　ｉ　　　焼成温
度１　　　０．５５　　　０．０６５　　１３００℃２
　　　０．５５　　　０．０７　　　１３００℃３　　
　０．６　　　０．０６　　　１３００℃４　　　０．
６５　　　０．０５　　　１２９０℃５　　　０．７　
　　０．０４　　　１２９０℃６　　　０．７５　　　
０．０４　　　１２８０℃これらの焼結体の両面に金か
らなる電極板を形成した。電極間に電圧を印加し、その
歪量及びヒステリシスを測定した。さらに各試料のａ軸
及びＣ軸の格子定数を測定した。

第７図に各試料の格子定数（ａ軸）及び歪量（△ｆｌ　
／Ｉｔ　）の関係を示す。第７図から明らかなように、
Ｚｒ量が０．６を超えると歪量は急激に増大している。

検討の結果、Ｚｒ量が０．６３以上になると歪量の増大
が確実に得られることがわかった。また、Ｚｒ量が多く
なるにつれて、焼成温度を幾分低下さ６ せる必要があることもわかった。例えば、Ｚｒ量が０．
６５以上だと、１２９０℃が適当であり、さらにＺｒ量
が０．７５に達すると１２８０℃と低く抑えるのが適当
である。

第８図は、上記試料Ｎｏ、　／］〜６の歪量のヒステリ
シスを示す。歪量が多くなっても、ヒステリシスの幅は
相対的にそれほど大きくならないことがわかる。

〔発明の効果〕

以」二詳述したように、本発明の圧電電歪材料は、大き
な歪量を与えるとともに、ヒステリシスの幅が小さくな
っており、大きな変位量を必要とする各種のアクチュエ
ータ用材料として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は圧電電歪材料に電界を印加し
た時の圧電電歪材料の歪量を概略的に示すグラフであり
、（ａ）は本発明の圧電電歪材料の場合を示し、わ）は
従来のＰＮ２５Ｔ材の場合を示しており、第２図は本発
明の第１の圧電電歪材料の組成におけるＢａ量（ｘ）と
Ｔｉ量（ｙ）の取りうる領域を７ 示すグラフであり、 第３図は実施例１及び比較例１〜３の圧電電歪材料に電
界を印加した時の歪量を示すグラフであり、 第４図は電界印加によるＰＮＺＳＴ材の二段階の歪の発
生を示す模式図であり、 第５図は実施例４の圧電電歪材料に電界を印加した時の
圧電電歪材料の歪量を示すグラフであり、第６図は実施
例４の圧電電歪材料のＢａ２”量と格子定数（ａ軸）と
の関係を示すグラフであり、第７図は実施例５の圧電電
歪材料の格子定数（ａ軸）と歪量との関係を示すグラフ
であり、第８図は実施例５の圧電電歪材料に電界を印加
した時の圧電電歪材料の歪量を示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記一般式： Ｐｂ＿１＿−＿ｘ＿−＿０＿．＿５＿αＢａ＿ｘＮｂ＿
   α［（Ｚｒ＿１＿−＿βＳｎ＿β）＿１＿−＿ｙＴｉ＿
   ｙ］＿１＿−＿αＯ＿３（ただし０．０１≦α≦０．０
   ３、０．２≦β≦０．６、０．０１≦ｘ、かつ０．０４
   ≦（２／３）ｘ＋ｙ≦０．０７５）により表わされる組
   成を有することを特徴とする圧電電歪材料。
2. （２）下記一般式： Ｐｂ＿１＿−＿ｘ＿−＿０＿．＿５＿αＢａ＿ｘＮｂ＿
   α（Ｚｒ＿１＿−＿βＳｎ＿β）＿１＿−＿αＯ＿３（
   ただし０．０１≦α≦０．０３、０．２≦β≦０．６、
   及び０．０６≦ｘ≦０．１２）により表わされる組成を
   有することを特徴とする圧電電歪材料。
3. （３）下記一般式： Ｐｂ＿１＿−＿０＿．＿５＿αＮｂ＿α［（Ｚｒ＿１＿
   −＿βＳｎ＿β）＿１＿−＿ｙＴｉ＿ｙ］＿１＿−＿α
   Ｏ＿３（ただし０．０１≦α≦０．０３、０．２≦β≦
   ０．３７、及び０．０２５≦ｙ≦０．０７５）により表
   わされる組成を有することを特徴とする圧電電歪材料。