RU2728056C1 - Lead-free piezoelectric ceramic material - Google Patents
Lead-free piezoelectric ceramic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2728056C1 RU2728056C1 RU2019124149A RU2019124149A RU2728056C1 RU 2728056 C1 RU2728056 C1 RU 2728056C1 RU 2019124149 A RU2019124149 A RU 2019124149A RU 2019124149 A RU2019124149 A RU 2019124149A RU 2728056 C1 RU2728056 C1 RU 2728056C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric
- ceramic material
- piezoelectric ceramic
- group
- oxide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для создания высокочастотных пьезопреобразователей, работающих в широком диапазоне температур (20-800°С) и частот, в частности, в ВЧ- и СВЧ-диапазоне, используемых в ультразвуковой дефектоскопии, для измерения вибрации и удара теплонагружаемых конструкций, подвергающихся динамическим воздействиям.The invention relates to piezoelectric technology and can be used to create high-frequency piezoelectric transducers operating in a wide range of temperatures (20-800 ° C) and frequencies, in particular, in the HF and microwave ranges, used in ultrasonic flaw detection, for measuring vibration and shock of heat-loaded structures exposed to dynamic influences.
Для указанных применений пьезоэлектрический керамический материал должен иметь высокую температуру Кюри, Тк (1200°С); широкий диапазон рабочих температур (до 800°С); высокую относительную плотность, не менее 95% от теоретической плотности, ρтеор; низкие значения относительной диэлектрической проницаемости, ε33 т/ε0 менее 50 и тангенса угла диэлектрических потерь, tgδ не более 0.01; высокие значения удельного объемного электрического сопротивления, ρv не менее 10⋅109 Ом⋅м при 100°С; достаточно высокие значения пьезоэлектрического модуля, d33 в интервале (10-12) пКл/Н, высокую механическую прочность, σраст не ниже 25 МПа, повышенную стабильность пьезомодуля d33 при внешних воздействиях - температуры до 800°С и механических нагрузок до 150 МПа.For these applications, a piezoelectric ceramic material should have a high Curie temperature T c (1200 ° C); wide range of operating temperatures (up to 800 ° С); high relative density, not less than 95% of theoretical density, ρ theory ; low values of the relative permittivity, ε 33 t / ε 0 less than 50 and the tangent of the dielectric loss angle, tgδ not more than 0.01; high values of specific volumetric electrical resistance, ρ v not less than 10⋅10 9 Ohm⋅m at 100 ° C; rather high values of the piezoelectric modulus, d 33 in the range (10-12) pC / N, high mechanical strength, σst not less than 25 MPa, increased stability of the piezoelectric modulus d 33 under external influences - temperatures up to 800 ° C and mechanical loads up to 150 MPa ...
Известен пьезоэлектрический керамический материал с высокой Тк (1200°С) - метаниобат лития (МНЛ), полученный по обычной керамической технологии [1] или дорогостоящим непромышленным методом горячего прессования [2, 3], включающими твердофазный синтез, формование шихты и спекание в условиях атмосферного или извне приложенного давления. Однако, изготовленный при таких условиях материал имеет невысокую плотность и склонен к саморазрушению, что препятствует его поляризации и достижению высоких показателей пьезоактивности.Known piezoelectric ceramic material with high T to (1200 ° C) - lithium metaniobate (LM), obtained by conventional ceramic technology [1] or by an expensive non-industrial hot pressing method [2, 3], including solid-phase synthesis, charge molding and sintering under conditions atmospheric or externally applied pressure. However, the material made under such conditions has a low density and is prone to self-destruction, which prevents its polarization and the achievement of high piezoactivity.
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе МНЛ, включающий пирониобат стронция, Sr2Nb2O7 [4]. Недостатком этого материала является высокий tgδ (≥0.017). Кроме того, сложная технология его изготовления с элементами ковки на стадии рекристаллизации спекаемого синтезированного продукта затрудняют масштабирование производства.Known piezoelectric ceramic material based on MNL, including strontium pyroniobate, Sr 2 Nb 2 O 7 [4]. The disadvantage of this material is its high tgδ (≥0.017). In addition, the complex technology of its manufacture with forging elements at the stage of recrystallization of the sintered synthesized product complicates the scaling up of production.
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе МНЛ с добавками стекла, получаемый по обычной керамической технологии [5]. Недостатки материала - высокий tgδ (0.010-0.015) и недостаточно высокий пьезмодуль d33 (10 пКл/Н).Known piezoelectric ceramic material based on MNL with glass additives, obtained by conventional ceramic technology [5]. The disadvantages of the material are high tgδ (0.010-0.015) and insufficiently high piezmodulus d 33 (10 pC / N).
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе МНЛ с добавками кальция и стекла, получаемый по обычной керамической технологии [6]. Указанный материал содержит (масс. %): LiNbO3 (95.9-96.5), СаО (0.50-0.75), Li2O (0.55-0.66), B2O3 (0.27-0.31), SiO2 (2.06-2.40). Материал имеет высокие значения диэлектрических потерь tgδ-=0.011-0.019, низкие значения удельного объемного электрического сопротивления, ρv⋅(1.8-2.0)⋅109 Ом⋅м при 25°С) при относительной диэлектрической проницаемости ε33 т/ε0=38-39 и пьезомодуле d33=10-12 пКл/Н.Known piezoelectric ceramic material based on MNL with additions of calcium and glass, obtained by conventional ceramic technology [6]. The specified material contains (wt%): LiNbO 3 (95.9-96.5), CaO (0.50-0.75), Li 2 O (0.55-0.66), B 2 O 3 (0.27-0.31), SiO 2 (2.06-2.40) ... The material has high values of dielectric losses tgδ- = 0.011-0.019, low values of specific volume electrical resistance, ρ v ⋅ (1.8-2.0) ⋅10 9 Ohm⋅m at 25 ° С) with a relative dielectric constant ε 33 t / ε 0 = 38-39 and piezomodule d 33 = 10-12 pC / N.
Наиболее близким к заявляемому материалу по технической сущности и достигаемому результату является пьезоэлектрический керамический материал на основе МНЛ, содержащий следующие группы модификаторов: с четной валентностью Zn2+, Mg2+, Sn4+, Zr4+, W6+ и с нечетной валентностью - La3+, Sc3+, получаемый по обычной керамической технологии [7] (прототип). Указанный материал содержит в пересчете в масс. %, Li2O 9.36-10.09, Nb2O5 83.31 - 89.80, оксид с четной валентностью элемента из группы Zn2+, Mg2+, Sn4+, Zr4+, W6+ 0.11-7.33, а также Li2O (9.88-10.08), Nb2O5 (87.88-89.70), оксид с нечетной валентностью элемента из группы La3+, Sc3+ (0.22-2.24). Материал имеет значения относительной диэлектрической проницаемости ε33 т/ε0=42-54, диэлектрических потерь tgδ⋅=0.0061-0.0074, удельного объемного электрического сопротивления, ρv⋅=(1.0-9.6)⋅1010 Ом м при 100°С и пьезомодуля d33=(6.8-10.6) пКл/Н.The closest to the claimed material in technical essence and the achieved result is a piezoelectric ceramic material based on MNL, containing the following groups of modifiers: with an even valence Zn 2+ , Mg 2+ , Sn 4+ , Zr 4+ , W 6+ and with an odd valence - La 3+ , Sc 3+ , obtained by conventional ceramic technology [7] (prototype). The specified material contains in terms of masses. %, Li 2 O 9.36-10.09, Nb 2 O 5 83.31 - 89.80, oxide with even valence of an element from the group Zn 2+, Mg 2+ , Sn 4+ , Zr 4+ , W 6+ 0.11-7.33, as well as Li 2 O (9.88-10.08), Nb 2 O 5 (87.88-89.70), an oxide with an odd valence of an element from the La 3+ group, Sc 3+ (0.22-2.24). The material has the values of the relative permittivity ε 33 t / ε 0 = 42-54, dielectric losses tgδ⋅ = 0.0061-0.0074, specific volumetric electrical resistance, ρ v ⋅ = (1.0-9.6) ⋅10 10 Ohm m at 100 ° C and piezomodule d 33 = (6.8-10.6) pC / N.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение удельного объемного электрического сопротивления, ρv, при сохранении низких значений относительной диэлектрической проницаемости, ε33 т/ε0, тангенса угла диэлектрических потерь, tgδ, и достаточно высоких значений пьезомодуля, d33.The technical result of the present invention is to increase the specific volumetric electrical resistance, ρ v , while maintaining low values of the relative permittivity, ε 33 t / ε 0 , the tangent of the dielectric loss angle, tgδ, and sufficiently high values of the piezomodule, d 33 .
Указанный технический результат достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий Li2O и Nb2O5, согласно изобретению, дополнительно содержит оксид элемента из группы, масс. %: Zn2+, Mg2+, La3+, Sc3+, Sn4+, Zr4+ или W6+, а его состав соответствует формуле xLi2O - yNb2O5 - AnOn/2, где x+y+z=100, при этом 9.33≤x≤9.35, 83.02≤у≤83.21, 7.44≤z≤7.65, An - оксид с четной валентностью n элемента из группы Zn2+, Mg2+, Sn4+, Zr4+, W6+, или xLi2O - yNb2O3 - zA2O3, где x+y+z=100, при этом 10.09≤x≤10.10, 89.74≤у≤89.81, 0.09≤z≤0.17, A - оксид с нечетной валентностью n элемента из группы La3+, Sc3+.The specified technical result is achieved in that the piezoelectric ceramic material, including Li 2 O and Nb 2 O 5 , according to the invention, additionally contains an oxide of an element from the group, wt. %: Zn 2+ , Mg 2+ , La 3+ , Sc 3+ , Sn 4+ , Zr 4+ or W 6+ , and its composition corresponds to the formula xLi 2 O - yNb 2 O 5 - A n O n / 2 , where x + y + z = 100, while 9.33≤x≤9.35, 83.02≤y≤83.21, 7.44≤z≤7.65, A n is an oxide with an even valence n of an element from the Zn 2+ , Mg 2+ , Sn group 4+ , Zr 4+ , W 6+ , or xLi 2 O - yNb 2 O 3 - zA 2 O 3 , where x + y + z = 100, while 10.09≤x≤10.10, 89.74≤y≤89.81, 0.09 ≤z≤0.17, A - oxide with odd valence n of an element from the La 3+ , Sc 3+ group.
При гетеровалентном модифицировании исходного (базового) материала путем замещения А- или В-катионов (в перовскитовой структуре вида АВО3) ионами большей или меньшей валентности реализуются следующие схемы модифицирования:In the case of heterovalent modification of the initial (base) material by replacing A- or B-cations (in a perovskite structure of the ABO 3 type ) with ions of higher or lower valence, the following modification schemes are implemented:
I. Замещения в А-подрешетке двухвалентными ионами Zn2+, Mg2+:I. Substitutions in the A-sublattice with divalent ions Zn 2+ , Mg 2+ :
Li1+ 1-xZn2+ xNb5+O2- 3+x/2; Li1+ 1-xMg2+ xNb5+O2- 3+x/2.Li 1+ 1-x Zn 2+ x Nb 5+ O 2- 3 + x / 2 ; Li 1+ 1-x Mg 2+ x Nb 5+ O 2- 3 + x / 2 .
II. Замещения в В-подрешетке трех- и четырехвалентными ионами La3+, Sc3+, Sn4+, Zr4+:II. Substitutions in the B-sublattice with trivalent and tetravalent ions La 3+ , Sc 3+ , Sn 4+ , Zr 4+ :
Li1+Nb5+ 1-yLay 3+O2- 3-y y; Li1+Nb5+ 1-yScy 3+O2- 3-y y;Li 1+ Nb 5+ 1-y La y 3+ O 2 -3-y y ; Li 1+ Nb 5+ 1-y Sc y 3+ O 2- 3-y y;
Li1+Nb5+ 1-ySn4+O2- 3-y/2 y/2; Li1+Nb5+ 1-yZry 4+O2- 3-y/2 y/2,Li 1+ Nb 5+ 1-y Sn 4+ O 2- 3-y / 2 y / 2 ; Li 1+ Nb 5+ 1-y Zr y 4+ O 2- 3-y / 2 y / 2 ,
где - обозначение вакансий.where is the designation of vacancies.
III. Замещения в В-подрешетке шестивалентным ионом W6+:III. Substitutions in the B-sublattice with the hexavalent ion W 6+ :
Li1+Nb5+ 1-yW6+ yO2- 3+y/2.Li 1+ Nb 5+ 1-y W 6+ y O 2- 3 + y / 2 .
Как видно, в I и III случаях реализуются анионизбыточные материалы, а во II-м - аниондефицитные, вакансионнонасыщенные. Появление кислородных вакансий во II-м случае приводит к активизации диффузионных процессов и массопереноса при спекании объектов, что благоприятствует улучшению их технологичности, и, как следствие, формированию более совершенной структуры, с чем связано повышение ρv и снижение tgδ.As can be seen, in cases I and III, anion-excess materials are realized, and in II-m - anion-deficient, vacancy-saturated. The appearance of oxygen vacancies in the second case leads to the activation of diffusion processes and mass transfer during sintering of objects, which favors an improvement in their manufacturability, and, as a consequence, the formation of a more perfect structure, which is associated with an increase in ρ v and a decrease in tan δ.
В случае образования анионизбыточных сред (I, III) механизм формирования макрооткликов несколько другой. Следуя [8, стр. 233], избыток кислорода размещается либо в междуузельных позициях, либо скапливается на определенных кристаллографических плоскостях, организуя некие расширенные кластеры Уиллиса, в составе которых присутствуют вакансии. Воздействие последних на структуру и свойства объектов аналогично описанному выше для случая II.In the case of the formation of anion-rich media (I, III), the mechanism of the formation of macro-responses is somewhat different. Following [8, p. 233], an excess of oxygen is located either in interstitial positions, or accumulates on certain crystallographic planes, organizing some extended Willis clusters, which contain vacancies. The impact of the latter on the structure and properties of objects is similar to that described above for case II.
Повышение ρv облегчает процессы поляризации - одной из самых трудоемких операций при получении пьезокерамики МНЛ и материалов на его основе, так как снижает вероятность «пробоя» образцов, их растрескивания, спадания тока в процессе поляризации. Все это значительно сокращает количество образцов, подвергнувшихся «пробою» при поляризации, что позволяет уменьшить брак продукции, увеличить выход годных образцов (до 80%), уменьшить расход сырьевых материалов, что делает их перспективными для практических применений. При высоком значении ρv в широком интервале температур 100-700°С сохраняется устойчивое поляризованное состояние, что способствует эффективному использованию материалов в качестве основы пьезоактивных элементов, в частности, в высокоточных пьезодатчиках быстроменяющихся давлений в системах контроля объектов, испытывающих экстремальные внешние воздействия (T≥800°С, Р≥150 МПа).An increase in ρ v facilitates the processes of polarization, one of the most laborious operations in the production of piezoelectric ceramics of MNL and materials based on it, since it reduces the probability of sample “breakdown”, their cracking, and current drop during polarization. All this significantly reduces the number of samples subjected to "breakdown" during polarization, which makes it possible to reduce product rejects, increase the yield of suitable samples (up to 80%), and reduce the consumption of raw materials, which makes them promising for practical applications. With a high value of ρ v in a wide temperature range of 100-700 ° C, a stable polarized state remains, which contributes to the effective use of materials as a basis for piezoactive elements, in particular, in high-precision piezoelectric sensors of rapidly changing pressures in control systems of objects experiencing extreme external influences (T≥ 800 ° C, P≥150 MPa).
Составы реализуются введением в смесь Li2O (Li2CO3) и Nb2O5 (на стадии смешивания) сверх стехиометрии одного из оксидов группы - Zn2+, Mg2+, La3+, Sc3+, Sn4+, Zr4+, W6+. В качестве исходных компонентов для синтеза использовались оксиды и карбонаты металлов квалификации: Li2CO3 - х.ч., Nb2O5-Нбо-П.Т., ZnO - х.ч., MgO - ч.д.а., La2O3 - ч., Sc2O3 - о.с.-99, SnO2 - ч.д.а., ZrO2-ч., WO3-ч.д.а.The compositions are implemented by introducing into the mixture Li 2 O (Li 2 CO 3 ) and Nb 2 O 5 (at the mixing stage) in excess of the stoichiometry of one of the group oxides - Zn 2+ , Mg 2+ , La 3+ , Sc 3+ , Sn 4+ , Zr 4+ , W 6+ . Oxides and carbonates of metals of the following qualification were used as the initial components for the synthesis: Li 2 CO 3 - reagent grade, Nb 2 O 5 -Nbo-PT, ZnO - reagent grade, MgO - analytical grade. , La 2 O 3 - pure, Sc 2 O 3 - o.s.-99, SnO 2 - analytical grade, ZrO 2 - pure, WO 3 - pure pure.
Синтез составов осуществлялся следующим образом. Приведенные количества Li2O (Li2CO3), Nb2O5 и одного из оксидов группы Zn2+, Mg2+, La3+, Sc3+, Sn4+, Zr4+, W6+, смешивались сухим способом в вибромельнице в фугированных резиной барабанах в течение 5 час. Обжиг шихты проводился в две стадии при Т1=800°С, Т2=850°С в течение 5 час. Помол спеков осуществлялся в присутствии воды в течение 3 час. Спекание осуществлялось по обычной керамической технологии при 950-990°С (в зависимости от состава), изотермическая выдержка при максимальной температуре в течение 4 час.The synthesis of the compositions was carried out as follows. The given amounts of Li 2 O (Li 2 CO 3 ), Nb 2 O 5 and one of the oxides of the Zn 2+ , Mg 2+ , La 3+ , Sc 3+ , Sn 4+ , Zr 4+ , W 6+ group were mixed dry method in a vibrating mill in rubber-lined drums for 5 hours. The firing of the charge was carried out in two stages at T 1 = 800 ° C, T 2 = 850 ° C for 5 hours. The cakes were ground in the presence of water for 3 hours. Sintering was carried out using conventional ceramic technology at 950-990 ° C (depending on the composition), isothermal holding at maximum temperature for 4 hours.
Металлизация (нанесение электродов) проводилась путем нанесения на плоские поверхности образцов серебросодержащей пасты и последующего ее вжигания при температуре 750°С в течение 0.5 час.Metallization (electrode deposition) was carried out by applying a silver-containing paste to flat surfaces of the samples and then firing it at a temperature of 750 ° C for 0.5 hour.
Поляризация образцов проводилась в полиэтиленсилоксановой жидкости ПЭС-5 при температуре 180°С в постоянном электрическом поле напряженностью (60-70)⋅102 кВ/м в течение 1 час.The samples were polarized in a PES-5 polyethylene siloxane liquid at a temperature of 180 ° C in a constant electric field with a strength of (60-70) ⋅10 2 kV / m for 1 hour.
В соответствии с ОСТ 11 0444-87 определялись электрофизические характеристики: относительная диэлектрическая проницаемость поляризованных образцов, ε33 т/ε0, тангенс угла диэлектрических потерь, tgδ, пьезомодуль, d33, удельное объемное электрическое сопротивление, ρv, в интервале температур (20-700°С).In accordance with OST 11 0444-87, the following electrophysical characteristics were determined: relative permittivity of polarized samples, ε 33 t / ε 0 , dielectric loss tangent, tgδ, piezomodule, d 33 , specific volume electrical resistance, ρ v , in the temperature range (20 -700 ° C).
В таблице 1 приведены составы и электрофизические параметры заявляемого пьезоэлектрического керамического материала xLi2O - yNb2O5 -AnOn/2, где An=Zn2+, Mg2+, Sn4+, Zr4+, W6+, оксид элементов с четной валентностью.Table 1 shows the compositions and electrophysical parameters of the claimed piezoelectric ceramic material xLi 2 O - yNb 2 O 5 -A n O n / 2 , where A n = Zn 2+ , Mg 2+ , Sn 4+ , Zr 4+ , W 6 + , oxide of elements with even valence.
В таблице 2 приведены составы и электрофизические параметры заявляемого пьезоэлектрического керамического материала xLi2O - yNb2O5 - zA2O3, где А - La3+, Sc3+, оксид элементов с нечетной валентностью.Table 2 shows the compositions and electrophysical parameters of the inventive piezoelectric ceramic material xLi 2 O - yNb 2 O 5 - zA 2 O 3 , where A is La 3+ , Sc 3+ , an oxide of elements with an odd valence.
В таблице 3 приведены сравнительные параметры составов заявляемого пьезоэлектрического керамического материала и прототипа.Table 3 shows the comparative parameters of the compositions of the claimed piezoelectric ceramic material and the prototype.
Как следует из таблиц №1 (примеры 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15, 18, 19) и №2 (примеры 22, 23, 26, 27, 28), заявляемый пьезоэлектрический керамический материал обладает совокупностью параметров, отвечающих задаче изобретения, повышение удельного объемного электрического сопротивления, ρv, при сохранении низких значений относительной диэлектрической проницаемости, ε33 т/ε0, диэлектрических потерь, tgδ, и достаточно высоких значений пьезомодуля, d33. Выход за пределы заявленных концентраций компонентов (примеры 1, 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16, 17, 20 из табл. №1 и примеры 21, 24, 25, 29 из табл. №2) приводит к снижению целевых параметров, в частности, снижению ρv и d33.As follows from tables No. 1 (examples 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15, 18, 19) and No. 2 (examples 22, 23, 26, 27, 28), the claimed piezoelectric ceramic material has a combination parameters corresponding to the objective of the invention, an increase in the specific volumetric electrical resistance, ρ v , while maintaining low values of the relative permittivity, ε 33 t / ε 0 , dielectric losses, tgδ, and sufficiently high values of the piezomodule, d 33 . Going beyond the declared concentrations of the components (examples 1, 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16, 17, 20 from table. No. 1 and examples 21, 24, 25, 29 from table. No. 2) leads to a decrease target parameters, in particular, a decrease in ρ v and d 33 .
Данные, приведенные в таблице 3, подтверждают преимущества предлагаемого пьезоэлектрического керамического материала по сравнению с материалом - прототипом для составов, модифицированных оксидами элементов с четной и нечетной валентностью, а именно, повышение удельного объемного электрического сопротивления ρv=(10.9-12.3)⋅1010 Ом⋅м при температуре 100°С и (9.5-10.0)⋅102 Ом м при 700°С по сравнению с прототипом ρv=(1.0-9.6)⋅1010 Ом⋅м и (1.0-6.0)⋅102 Ом⋅м, соответственно, при сохранении низких значений относительной диэлектрической проницаемости, ε33 т/ε0=43-52, диэлектрических потерь tgδ=0.0060-0.0069 и достаточно высоких значений пьезомодуля, d33=10.8-11.2 пКл/Н.The data given in Table 3 confirm the advantages of the proposed piezoelectric ceramic material in comparison with the prototype material for compositions modified by oxides of elements with even and odd valence, namely, an increase in the specific volumetric electrical resistance ρ v = (10.9-12.3) ⋅10 10 Ohm⋅m at a temperature of 100 ° C and (9.5-10.0) ⋅10 2 Ohm m at 700 ° C in comparison with the prototype ρ v = (1.0-9.6) ⋅10 10 Ohm⋅m and (1.0-6.0) ⋅10 2 Ohm⋅m, respectively, while maintaining low values of the relative permittivity, ε 33 t / ε 0 = 43-52, dielectric losses tgδ = 0.0060-0.0069 and rather high values of the piezomodulus, d 33 = 10.8-11.2 pC / N.
Источники информации:Sources of information:
1. Шапиро З.И., Федулов С.А., Веневцев Ю.Н., Ригерман Л.Г. Исследование системы LiTaO3 - LiNbO3 // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1965. Т. 29. №6. С.1047-1050.1. Shapiro Z.I., Fedulov S.A., Venevtsev Yu.N., Rigerman L.G. System study LiTaO 3 - LiNbO 3 // Math. Academy of Sciences of the USSR. Ser. physical 1965. T. 29. No. 6. S.1047-1050.
2. Фесенко Е.Г., Чернышков В.А., Резниченко Л.А., Баранов В.В., Данцигер А.Я., Прокопало О.И. Исследование горячепрессованной керамики метаниобата лития в широком интервале температур // ЖТФ. 1984. Т. 54. №2. С.412-415.2. Fesenko E.G., Chernyshkov V.A., Reznichenko L.A., Baranov V.V., Danziger A.Ya., Prokopalo O.I. Investigation of hot-pressed lithium metaniobate ceramics in a wide temperature range // ZhTF. 1984. T. 54. No. 2. S.412-415.
3. Фесенко Е.Г., Смотраков В.Г., Чернышков В.А., Клевцов А.Н., Сервули В.А., Резниченко Л.А. // А.С.1087489. МПК С04В 35/00. Способ изготовления керамики метаниобата лития. Опубл. 23.04.1984. Бюл. №15.3. Fesenko E.G., Smotrakov V.G., Chernyshkov V.A., Klevtsov A.N., Servuli V.A., Reznichenko L.A. // A.S. 1087489. IPC S04V 35/00. Method of manufacturing lithium metaniobate ceramics. Publ. 04/23/1984. Bul. No. 15.
4. Резниченко Л.А., Разумовская О.Н., Вербенко И.А., Юрасов Ю.И., Титов С.В. // Патент РФ №2358953 С2. МПК С04В 35/495. Пьезоэлектрический керамический материал. Опубл. 20.06.2009. Бюл. №17.4. Reznichenko LA, Razumovskaya ON, Verbenko IA, Yurasov Yu.I., Titov SV. // RF Patent No. 2358953 C2. IPC S04B 35/495. Piezoelectric ceramic material. Publ. 20.06.2009. Bul. No. 17.
5. Смотраков В.Г., Панич А.Е., Еремкин В.В., Полонская A.M., Вусевкер Ю.А. // Патент РФ №2017700 С1. МПК С04В 35/00. Способ получения керамики метаниобата лития. Опубл. 15.08.1994.5. Smotrakov V.G., Panich A.E., Eremkin V.V., Polonskaya A.M., Vusevker Yu.A. // RF Patent No. 2017700 C1. IPC S04V 35/00. Method of producing ceramics of lithium metaniobate. Publ. 15.08.1994.
6. Смотраков В.Г., Панич А.Е., Еремкин В.В., Полонская A.M., Вусевкер Ю.А. // Патент РФ №2040506 С1. МПК С04В 35/00. Пьезокерамический материал. Опубл. 25.07.1995.6. Smotrakov V.G., Panich A.E., Eremkin V.V., Polonskaya A.M., Vusevker Yu.A. // RF Patent No. 2040506 C1. IPC S04V 35/00. Piezoceramic material. Publ. 25.07.1995.
7. Резниченко Л.А., Вербенко И.А., Андрюшина И.Н., Чернышков В.А., Андрюшин К.П. Способ изготовления сегнетопьезокерамики на основе метаниобата лития // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». 2015. №2. ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2015/2860. - прототип.7. Reznichenko L.A., Verbenko I.A., Andryushina I.N., Chernyshkov V.A., Andryushin K.P. Method of making ferroelectric piezoelectric ceramics based on lithium metaniobate // Electronic scientific journal "Engineering Bulletin of the Don". 2015. No. 2. ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2015/2860. - prototype.
8. Рао Ч.Н.Р., Гопалакришнан Дж. Новые направления в химии твердого тела. Новосибирск: «Наука», Сиб. отд-ие, пер. с англ. 1990. 519 с, стр. 233.8. Rao Ch.NR, Gopalakrishnan J. New directions in solid state chemistry. Novosibirsk: "Science", Sib. department, per. from English. 1990.519 s, p. 233.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124149A RU2728056C1 (en) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | Lead-free piezoelectric ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124149A RU2728056C1 (en) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | Lead-free piezoelectric ceramic material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2728056C1 true RU2728056C1 (en) | 2020-07-28 |
Family
ID=72085589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019124149A RU2728056C1 (en) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | Lead-free piezoelectric ceramic material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2728056C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2040506C1 (en) * | 1992-08-14 | 1995-07-25 | Научное конструкторско-технологическое бюро "Пьезоприбор" при Ростовском государственном университете | Piezoelectric ceramic material |
RU2358953C2 (en) * | 2007-04-25 | 2009-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Пьезокерам" (ООО "Пьезокерам") | Piezoelectric ceramic material |
CN102070337A (en) * | 2010-10-29 | 2011-05-25 | 景德镇陶瓷学院 | Low-temperature sintered potassium sodium niobate lead-free piezoelectric ceramic and preparation method thereof |
RU2498959C2 (en) * | 2011-11-09 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Piezoelectric ceramic material |
EP2676945A1 (en) * | 2010-12-24 | 2013-12-25 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic, piezoelectric ceramic component, and piezoelectric device in which piezoelectric ceramic component is used |
-
2019
- 2019-07-24 RU RU2019124149A patent/RU2728056C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2040506C1 (en) * | 1992-08-14 | 1995-07-25 | Научное конструкторско-технологическое бюро "Пьезоприбор" при Ростовском государственном университете | Piezoelectric ceramic material |
RU2358953C2 (en) * | 2007-04-25 | 2009-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Пьезокерам" (ООО "Пьезокерам") | Piezoelectric ceramic material |
CN102070337A (en) * | 2010-10-29 | 2011-05-25 | 景德镇陶瓷学院 | Low-temperature sintered potassium sodium niobate lead-free piezoelectric ceramic and preparation method thereof |
EP2676945A1 (en) * | 2010-12-24 | 2013-12-25 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic, piezoelectric ceramic component, and piezoelectric device in which piezoelectric ceramic component is used |
RU2498959C2 (en) * | 2011-11-09 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Piezoelectric ceramic material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105884350B (en) | A kind of barium calcium zirconate titanate lead-free piezoceramic material and preparation method thereof | |
CN101024574B (en) | Sodium-potassium niobate series substituted by bismuth-base calcium-titanium ore and preparing method | |
KR100790407B1 (en) | Composition of lead-free piezoelectric ceramics and method for manufacturing the same | |
US9105845B2 (en) | Piezoelectric ceramic comprising an oxide and piezoelectric device | |
US9935256B2 (en) | Piezoelectric composition, piezoelectric element and sputtering target | |
KR20130037985A (en) | Electrostrictive lead-free ceramic composition and preparation method thereof | |
CN112876247B (en) | Wide-temperature-stability high-energy-storage-density strontium sodium niobate-based tungsten bronze ceramic and preparation method thereof | |
KR102020605B1 (en) | Lead-free piezoelectric ceramic ternary compositions with high strains | |
CN1298672C (en) | Bismuth-sodium titanate-bismuth potassium titanate barium zirconate titanate lead free piezoelectric ceramics | |
KR930002641B1 (en) | Ferroelectric ceramics | |
RU2728056C1 (en) | Lead-free piezoelectric ceramic material | |
KR20110043339A (en) | Composition and fabrication method of lead-free piezoelectric ceramics for low temperature firing | |
KR20110115300A (en) | Lead-free piezoelectric ceramic composition with high mechanical quality | |
WO2011118884A1 (en) | Lead-free piezoelectric ceramic composition for sensors and actuators and a production method for the same | |
CN112759390A (en) | Has high kpPSN-PZT piezoelectric ceramic and preparation method thereof | |
KR100801477B1 (en) | Lead free ceramics and the manufacturing method thereof | |
KR102576609B1 (en) | Producing method of lead-free piezoelectric ceramics with high strains | |
JPH09315860A (en) | Piezoelectric porcelain composition | |
RU2712081C1 (en) | High-temperature piezoelectric ceramic material based on lithium metaniobate | |
CN103539447B (en) | Low-temperature sintered piezoelectric ceramic material and preparation method thereof | |
KR20190079061A (en) | Preparing method of lead-free piezoelectric ceramics with high strains | |
Yoo et al. | Dielectric and piezoelectric properties of (0.10-x) Pb (Mn1/3Nb2/3) O3-x Pb (Ni1/3Nb2/3) O3-0.91 Pb (Zr1/2Ti1/2) O3 ceramics with high Qm | |
KR20080108781A (en) | Composition and the manufacturing method of lead-free piezoelectric ceramics | |
KR102348835B1 (en) | Non Pb based piezoelectric ceramics production process through the atmosphere control | |
CN116217229B (en) | High-energy-storage-density strontium sodium niobate-bismuth potassium titanate lead-free energy storage ceramic and preparation method thereof |