Claims (2)
Изобретение относитс к производ ству сегнетокерамических материалов и может быть использовано дл определени фазового соотношени дл ра ных образцов при разработке новых составов, а также дл контрол продукции производства. Известен способ определени фазового соотношени путем рентгенографической дифрактометрии. Способ основан на зависимости интенсивности дифракционных максимумов от содержани соответствующей фазы в исследуемом образце j 3 Рентгеновска дифрактометри вл етс трудоемким и сложньм спосо бом, требующим работы высококвали фицированного спегщалиста и наличи дорогосто щей аппаратуры. Кроме того, высоки требовани к качеству исследуемого образца, дл сн ти дифрактограмм и их расшифровки требуетс врем , исчесл емое в часах . Наиболее близким к предлагаемому Авл етс cnoqo6 контрол структуры сегнетокерамических материалов, включающий возбуждение в образце исследуемого материала ультразвуковых колебаний 2. Однако способ не позв ол ет определить фазовое соотношение исследуемых материалов. ЦеЛь изобретени - определение фазового соотношени в исследуемых материалах. Цель достигаетс тем, что в способе контрол структуры сегнетокера мических материалов, включающем воз буждение в образце исследуемого материала ультразвуковых колебаний, на противоположные плоскости пр моугольного образца нанос т соответственно сплошной и расщепленный на две части электроды с помощью одной части расщепленного и сплошного электродов к образцу кратковременно прикладывают посто нное 3 электрическое поле, возбуждают колебани в нем воздействием переменного электрического пол , регистрируют амплитуды резонансных колебаний образца с помощью сплошного и другой части расщепленного электродов и по соотношению амплиту двух максимумов одной моды колебаний определ ют фазовое соотношение в исследуемых материалах. Способ осуществл ют следующим образом. На противоположные плоскости исследуемого образца пр моугольной формы, приготовленного по известной технологии с двухстадийным синтезом , нанос т электроды: на одной плоскости образца - сплошной, на др гой плоскости - расщепленный на две равные части. К сплошному электроду и к одной части расщепленного электрода прикладывают кратковременно посто нное электрическое поле 23 кВ/см в течение 1-2 мин, а после этого - переменное электрическое поле измен ющейс частоты дл возбу . дени механических колебаний в диапазоне частот о Гц. К другой части расщепленного электрода н к сплошному электроду присоедин ют вход широкополосного усилител с по мощью которого через возбуждение в образце пьезосигнала наблюдают ре зонансные колебани образца, Определ ют основные моды колебаний образца , после чего исследуют амплитудно-частотную характеристику в интервале ±5 -6%- от частоты выбранной моды колебаний. Определ ют максимумы колебаний, соответствующие той или иной фазе. Фазовое соотношение в % наход т, учитыва ; известное соотношение упругих модулей раз ных кристаллогрг фических фаз, а-) «, +-С(2 где а - амплитуда максимума первой фазы, а2 амплитуда максимума второй фазы. На фиг. 1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 - крива расщеплени спектра ных линий резонансов образца на фиг. 3 - соотношение тетрагональной ( t) и ромбоэдрической фаз (п) вблиз мррфотропной фазовой границы составов цирконата-титаната свинца. определенное акустическим и рентгенографическим способом. Устройство состоит из исследуемого образца, на который нанесены электроды 1, 2 и 3, включенные между генератором 4 и широкополосным усилителем 5. Пример. Дл определени фазового соотношени образца сегнетокерамики цирконата-титаната свинца берут образец размером мм. Одну сторону образца покрывают аквадагом при комнатной температуре, а на другой стороне нанос т аквадаг на две приблизительно равные расщепленные части. К одной части расщепленного электрода 1 и к сплошному электроду 3 прикладывают посто нное электрическое поле 1,5 кВ/см в -течение 1 мин при комнатной температуре . После этого с помощью переменного электрического пол измен кицейс частоты возбуждают в образце механические колебани . Резонансные спектры посредством возбутвденного в образце пьезосигнала снимают через другую часть расщепленного электрода 2 и сплошной электрод 3, к которым подключен широкополосной усилитель типа ДУК-бВ, УШ-10. По спектру механической амплитудночастотной характеристики определ ют основную частоту f(d). Из-за двухфазности вещества вместо одного максимума наблюдаютс два максимума с различными амплитудами; при частоте 160,2 кГц с относительной амплитудой 6 и при частоте 168,2 кГц с амплитудой 4 ( кГц). Известно , что модули упругости тетрагональной фазы на 9-10% выше модулей ромбоэдрической фазы. Следовательно , низкочастотный максимум с амплитудой 6 следует отнести к ромбоэдрической фазе,, а максимум с амплитудой 4 - к тетрагональной фазе. По соотношению определ ют что тетрагоналгаа фаза составл ет около 40%. Полученное, таким образом, соотношение фаз в пределах погрешности 5-10% подтверждаетс рентгеновским методом (крива 1 определена акустическим методом, крива 2 г рентгенографическим методом, фиг. З). При помощи предлагаемого способа можно определить количество каждой фазы с точностью ±5 - 10% в зависимости от физико-механических свойств образца, величины механической добротности , а также от взаимного расположени максимумов одной моды кол баний на частотной шкале. Предлагаемый способ можно реализовать на стандартной недорогосто щей аппаратуре, не требуетс работы высококвалифицированного специалиста , врем , необходимое дл определени фазового соотношени , исчисл етс в минутах. Формула изобретени Способ контрол структуры сегнетокерамических материалов, включающий возбуждение в образце исследуемого материала ультразвуковых колебаний , отличающийс тем,- что, с целью определени фазового соотношени в исследуемых материалах , на противоположные плоскости пр моугольного образца нанос т соответственно сплошной и расщеплен6 ный на две части электроды, с помощью одной части расщепленного и сплошного электродов к образцу кратковременно прикладывают посто нное электрическое поле, возбуждают колебани в нем воздействием nepeMeHHord электрического пол , регистрируют амплитуды резонансных колебаний образца с помощью сплошного и другой части расщепленного электродов и по соотношению амплитуд двух максимумов одной моды колебаний определ ют фазовое соотношение в исследуемых материалах. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Фрейманис В.А. и др. Методика и некоторые результаты исследовани фазового.состава твердых растворов (Рв, Ва) . Фазовые переходы в сегнетоэлектриках. Сборник, Рига, Зинатне, 1971. с. 131-137. The invention relates to the production of ferroelectric materials and can be used to determine the phase ratio for different samples in the development of new compositions, as well as to control the production of production. A known method for determining the phase relationship by X-ray diffractometry. The method is based on the dependence of the intensity of the diffraction maxima on the content of the corresponding phase in the j 3 X-ray diffractometry sample being studied is a time-consuming and complex method requiring the work of a highly qualified specialist and the presence of expensive equipment. In addition, the quality requirements of the test sample are high, and it takes time, measured in hours, to take diffractograms and interpret them. Closest to the proposed test is the control of the structure of ferroelectric materials, including the excitation of ultrasonic vibrations 2 in the sample of the material under study. However, the method does not allow to determine the phase ratio of the materials under study. The purpose of the invention is to determine the phase relationship in the materials under study. The goal is achieved by the fact that in the method of controlling the structure of ferroelectric materials, including the excitation of ultrasonic vibrations in the sample of the material under study, the electrodes are respectively solid and split into two parts and the electrons are briefly applied to the sample for a short time. apply a constant 3 electric field, excite oscillations in it by the action of an alternating electric field, record the amplitudes of the resonance x sample using a continuous oscillation and the other part of the split electrodes and the amplitude ratio of two peaks of a single mode oscillation is determined by the phase relationship in the test materials. The method is carried out as follows. Electrodes are deposited on the opposite planes of the rectangular sample, prepared by the well-known two-step synthesis technology: on the same plane of the sample — solid, on a different plane — split into two equal parts. A short-term constant electric field of 23 kV / cm is applied to the solid electrode and to one part of the split electrode for 1-2 minutes, and then a variable electric field of varying frequency for the excitation. Mechanical oscillations in the frequency range of about Hz. To the other part of the split electrode, the input of a broadband amplifier is connected to a solid electrode. Through this, resonant oscillations of the sample are observed through excitation in a piezosignal sample. The main modes of the sample oscillations are determined, and then the amplitude-frequency characteristic is studied in the range of ± 5-6% - the frequency of the selected mode of oscillation. Oscillation maxima corresponding to a phase are determined. The phase ratio in% is found, taking into account; known ratio of elastic moduli of different crystallographic phases, a-) ", + -C (2 where a is the amplitude of the maximum of the first phase, a2 is the amplitude of the maximum of the second phase. Fig. 1 shows a device that implements the proposed method; Fig. 2 - The splitting curve of the spectral lines of the sample resonances in Fig. 3 is the ratio of the tetragonal (t) and rhombohedral phases (n) to the mrrhotropic phase boundary of the lead zirconate – titanate compositions determined by acoustic and X-ray diffraction. Electrodes 1, 2 and 3 are connected between generator 4 and broadband amplifier 5. Example: To determine the phase ratio of a sample of lead zirconate titanate ferroelectric ceramics, a sample is taken in mm. One side of the sample is coated with aquadag at room temperature, and on the other side aquadag is applied. into two approximately equal split parts.A constant electric field of 1.5 kV / cm is applied to one part of the split electrode 1 and to the solid electrode 3 for 1 min at room temperature. After that, with the help of an alternating electric field, the frequency changes the mechanical oscillations in the sample. The resonance spectra are taken through another part of the split electrode 2 and the solid electrode 3 connected to a broadband amplifier of the type DUK-bV, USH-10 via means of a piezosignal disturbed in the sample. The fundamental frequency f (d) is determined from the spectrum of the mechanical amplitude-frequency characteristic. Due to the two-phase nature of the substance, instead of one maximum, two maxima are observed with different amplitudes; at a frequency of 160.2 kHz with a relative amplitude of 6 and at a frequency of 168.2 kHz with an amplitude of 4 (kHz). It is known that the elastic moduli of the tetragonal phase are 9–10% higher than the moduli of the rhombohedral phase. Consequently, the low-frequency maximum with amplitude 6 should be attributed to the rhombohedral phase, and the maximum with amplitude 4 should be attributed to the tetragonal phase. By ratio, it is determined that the tetragonal-alum phase is about 40%. Thus, the phase ratio obtained within an error of 5-10% is confirmed by an x-ray method (curve 1 is determined by the acoustic method, curve 2 g by the X-ray method, fig. 3). Using the proposed method, it is possible to determine the amount of each phase with an accuracy of ± 5–10% depending on the physicomechanical properties of the sample, the magnitude of the mechanical quality factor, and the relative position of the maxima of one mode of oscillations on the frequency scale. The proposed method can be implemented on standard low-cost equipment, the work of a highly qualified specialist is not required, the time required to determine the phase ratio is calculated in minutes. The method of control of the structure of ferroelectric materials, including the excitation of ultrasound vibrations in a sample of a material under investigation, characterized in that, in order to determine the phase relationship in the materials under study, electrodes are applied to opposite planes of a rectangular sample, respectively, With the help of one part of the split and solid electrodes, a constant electric field is briefly applied to the sample, oscillates in By applying the nepeMeHHord electric field, the amplitudes of the resonant oscillations of the sample are recorded with the help of a solid and another part of the split electrodes, and the phase ratio in the studied materials is determined from the ratio of the amplitudes of the two maxima of one vibration mode. Sources of information taken into account in the examination 1. Freimanis V.A. et al. Methodology and some results of the investigation of the phase composition of solid solutions (Pb, Ba). Phase transitions in ferroelectrics. Collection, Riga, Zinatne, 1971. p. 131-137.
2.Авторское свидетельство СССР № 204005, кл. G 01 N 29/бО, 1966.2. USSR author's certificate number 204005, cl. G 01 N 29 / BO, 1966.
Фиг.дFig.d