SU975672A1

SU975672A1 - Piezoelectric material

Info

Publication number: SU975672A1
Application number: SU813286871A
Authority: SU
Inventors: Олег Павлович Крамаров; Юрий Анатольевич Вусевкер; Людмила Васильевна Джения; Борис Петрович Морданов; Александр Иванович Сокалло
Original assignee: Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет
Priority date: 1981-05-04
Filing date: 1981-05-04
Publication date: 1982-11-23

Description

Изобретение относитс к пьезотехнике , а именно к составу пьезоэлектрических керамических материалов, и мо)хет быть использовано дл пьезоэлектричес1:кх преобразователей, работающих в г1ироком интервале температур 20-800 С.The invention relates to piezotechnique, namely to the composition of piezoelectric ceramic materials, and can be used for piezoelectric transducers operating in a wide temperature range of 20-800 C.

Известен р д высокотемпературных пьезокерамических материалов на основе титаната висмута В1д Ti,, 0,. Эти пьезокерамические материалы характеризуютс высокой стабильностью пьезоэлектрического модул сЦ, (обратимые изменени , не превышают 15%) в широком диапазоне температур 200бОО С 1 и г..A number of high-temperature piezoceramic materials based on bismuth titanate B1d Ti ,, 0, are known. These piezoceramic materials are characterized by a high stability of the piezoelectric module SC, (reversible changes, do not exceed 15%) in a wide temperature range 200 ° C 1 and d.

Однако рабочие температуры таких пьезокерамических материалов не превышают 6 00° С и ограничены температурой Кюри титаната висмута, котора равна .However, the operating temperatures of such piezoceramic materials do not exceed 6 00 ° C and are limited by the Curie temperature of bismuth titanate, which is equal to.

Известен пьезокерамический материал на основе сегнетойлектрика титаната висмута-кальци CaBi4Ti температурой Кюри Т 790°С/ содержащий в качестве добавки оксид хрома (,) и оксид никел (N10) при еледуюцем соотношении компонентов, мае.%:A piezo-ceramic material based on a bismuth-calcium CaBi4Ti titanium ferrite electrolyte with a Curie temperature T 790 ° C / containing chromium oxide (,) as an additive and, nickel oxide (N10) is known at a relative ratio of components, in May.%:

0,1-0,3 0.1-0.3

N10 0,1-0,2 N10 0.1-0.2

CaBi4Ti 0 5 ОстальноеCaBi4Ti 0 5 Else

Этот материал характеризуетс высокой устойчивостью пьезомодул d,j (обратш.1ые изменени превышают 15%) в диапазоне температур 20-650С 3.This material is characterized by a high stability of the piezoelectric modules d, j (the reverse changes exceed 15%) in the temperature range 20-650C 3.

10ten

Недостатком этого пьезоматериала вл етс резкое возрастание обратимых и необратимых изменений пьезоМодул drJзДo значений более 50% при температуре выше 650°С.The disadvantage of this piezo material is a sharp increase in reversible and irreversible changes in the piezo module drJ values up to over 50% at temperatures above 650 ° C.

1515

Наиболее близким к изобретению вл етс сегнетозлектрик титанатниобат висмута В1а,Т1М1тО% со олоистоП перовскитоподобной структурой, температура которого равна 915 С, The closest to the invention is a ferroelectric titanate bismuth B1a, T1M1TO% with a Hollow Perovskite-like structure, the temperature of which is 915 ° C,

20 содержащий компоненты в следукцих количествах, мас.%:20 containing components in the following quantities, wt.%:

76,66 . TiO-j.8,76 76.66. TiO-j.8,76

25 5825 58

Образцы известного состава (таблица ) характеризуетс следующими электрофизическими параметрами: относительна диэлектрическа . проницаемость 6. 100, тангенс углаSamples of known composition (table) are characterized by the following electrophysical parameters: relative dielectric. permeability 6. 100, tangent angle

диэлектрических потерь tg - 0,01 114.dielectric loss tg - 0,01 114.

Недостатками известного пьезоматериала лшотс сравнительно низкое значение пьезомодул , равное 3 , и нестабильность пьезомодул воздействию температуры выше . Обратимые изменени пьезомодул dj, в диапазоне температур 20-800 С составл ют более 50%, а нео ратимые - выше 20%.The disadvantages of the known piezoelectric material are the relatively low value of the piezomodul equal to 3, and the instability of the piezomodul to the effect of temperature is higher. Reversible changes in piezomodul dj, in the temperature range of 20-800 C are more than 50%, and irreducible changes are above 20%.

Целью изобретени вл етс увели 1ение пьезомодул d и улучшение его стабильности к воздействию температур до .The aim of the invention is to increase the piezoelectric module d and improve its stability to the effects of temperatures up to.

Поставленна цель достигаетс тем, что пьезоэлектрический керамический материал на основе Bi TiNbOq дополнительно содержит добавку О,170 ,50 мас.% ,,This goal is achieved in that the piezoelectric ceramic material based on Bi TiNbOq additionally contains an additive of O, 170, 50 wt.%,

При этом состав материала в пересчете на оксиды лежит в следующих пределах, мае.%:The composition of the material in terms of oxides lies in the following limits, wt.%:

76,28-76,53 TiOi 8,72-8,7576.28-76.53 TiOi 8.72-8.75

14,50-14,55 14.50-14.55

Nh2,05 0,17-0,5 Cr О,Nh2.05 0.17-0.5 Cr O,

Ч ЪH b

Образцы из предлагаемого материала готов тс ,по обычной керамической технологии путем двухкратного обжига В качестве исходных компонентов использупт следующие вещества:Samples of the proposed material are prepared using the usual ceramic technology by double firing. The following substances are used as starting components:

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 шихтыBi, 0 ,, brand rg GOST 10216-62 TiOa ftapKH Condensate STU-62 brand osg 7-3 TU 6-09 -4047-75Cr Ot, brand g MRTU 6 with 9 9250-6 The starting substances are mixed with a wet and from batch

прессуют брикеты. Брикеты подвергают обжигу при 820°С в течение 2 ч, затем тщательно измельчают в порошок, после чего в качестве св зки добавл ют небольшое количество поливинилового спирта и прессуют заготовки заданной формы. Спрессованные издели спекают при в течение 1 ч.. Скорость подъема температуры 200300 град/ч. Электроды нанос т методом вжигани платиновой пасты при течение 15 мин. Пол ризацию пьезоэлементов осуществл ют в полисилоксановой жидкости при 200°С в течение 30-мин в посто нном поле напр женностью 25-3S кВ/см.pressed briquettes. The briquettes are baked at 820 ° C for 2 hours, then thoroughly ground into a powder, after which a small amount of polyvinyl alcohol is added as a binder and pressed into preforms of a given shape. The pressed products are sintered for 1 hour. The temperature rise rate is 200300 degrees / h. Electrodes are applied by burning platinum paste for 15 minutes. The polarization of the piezoelectric elements is carried out in a polysiloxane fluid at 200 ° C for 30 minutes in a constant field with a strength of 25-3S kV / cm.

Данные о пьезоэлектрических параметрах и их стабильности к войдействию температуры и давлени предлагаемого материала приведены в таблице.Data on the piezoelectric parameters and their stability to the effect of temperature and pressure of the proposed material are given in the table.

пьезокерамический материал предлагаемого состава имеет пьезомрдуль 8flO - , что в 2-3 раза выше, чем у чистого В1лТ1ЫЬОд, и характеризуетс высокой стабильностьюThe piezoceramic material of the composition proposed has a piezomrdul 8flO -, which is 2-3 times higher than that of a pure Blastin, and is characterized by high stability

пьезоэлектрического модул d до , что на 300° С выше, чем рабочие тe лпepaтypы чистого BigTiNbOgНеобходимые изменени пьезомодул диапазоне .температур 20-800 Сof the piezoelectric modulus d up to, which is 300 ° C higher than the working thermoparators of the pure BigTiNbOg. The necessary changes in the piezomodul range. Temperatures 20-800 С

не превышают 5%, а обратимые 15%.do not exceed 5%, and reversible 15%.

Таким образом, предлагаемый состав пьезокерамического материала в указанных пределах составл кадих компонентов обеспечивает надежную работу пьезопреобразователей в диапазоне температур 20-000 С при величине пьезомодул 810- Кп/Н (рабочие температуры всех известных пьезокерамических материалов).Thus, the proposed composition of the piezoceramic material within the specified limits of the components ensures reliable operation of piezoelectric transducers in the temperature range of 20-000 ° C with a piezoelectric module 810 Kp / N (operating temperatures of all known piezoceramic materials).

гчhch

VD VOVD VO

гоgo

COCO

ооoo

VOVO

г1ЛG1L

пP

Я I

00 тН00 tN

СТ1 СCT1 C

оU о J3 г:оU о J3 г:

о «чoh

да 2:yes 2:

н Н nn

1Т1T

нn

«"

in tsin ts

1Л1L

оabout

о оoh oh

оabout

н . r n r

гg

о inabout in

г оabout

fSfS

оabout

ооoo

ЧH

ооoo

1Л1L

NJNJ

VOVO

0000

VOVO

ii

(X) (X)

гg

tгfStfs

л ml m

3 СП3 joint venture

Uv (О О (Сч Uv (O O (MF

юctuct

С сГWith sg

оabout

о . о dabout . about d

ооoo

о о о о ы oh oh oh

3 с о3 with about

cJ г1 ° cJ r1 °

2; - 2; -

л:мl: m

нn

гg

f f

Z м со fZUZ m with fZU

саsa

н Z нn z n

iмim

слcl

гоgo

чh

иand

мm

Claims

1. USSR author's certificate No. 497267; cl. From 04 to 35/00, 1975.

2. USSR author's certificate №597659, cl. From 04 To 35/00, 1978.

3. Authors certificate of the USSR W-789458, cl. From 04 to 35/00, 1979.

4. To produce LN USSR, sir. Inorganic materials, vol. 4, no. five,

10 1968, p. 760 (prototype).