RU2764404C1 - Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца - Google Patents
Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764404C1 RU2764404C1 RU2021120469A RU2021120469A RU2764404C1 RU 2764404 C1 RU2764404 C1 RU 2764404C1 RU 2021120469 A RU2021120469 A RU 2021120469A RU 2021120469 A RU2021120469 A RU 2021120469A RU 2764404 C1 RU2764404 C1 RU 2764404C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- values
- equal
- piezoelectric ceramic
- zro
- tio
- Prior art date
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 11
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- -1 PbO Chemical compound 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 20
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N sodium;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [Na+].[O-][Nb](=O)=O UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
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
- C04B35/48—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 zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/49—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 zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
- C04B35/491—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 zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT
-
- 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
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
- H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение используется для создания пьезоэлектрических преобразователей, работающих в высокочастотном диапазоне в интервале рабочих частот (4,0÷7,0) МГц. Заявляемый состав материала отвечает химической формуле: (1-х)Pb(Ti0,5Zr0,5)O3 – хCd0,5NbO3 (0,035≤х≤0,065) и содержит следующие компоненты, мас.%: PbO 64,19-66,28, ZrO2 17,72-18,30, TiO2 11,49-11,87, CdO 0,69-1,28, Nb2O5 2,86-5,32. Материал изготавливают двухстадийным твердофазным синтезом с последующим спеканием по обычной керамической технологии. Техническим результатом является повышение пьезомодулей |d 31| до значений (50÷80) пКл/Н и d 33 до значений (150÷180) пКл/Н; пьезочувствительностей |g 31| до значений (10÷12) мВ•м/Н и g 33 до значений (25÷35) мВ•м/Н; механической добротности, Q m, до значений (250÷300) при сохранении высоких значений температуры Кюри, Т к, равных (600÷650) K, достаточно высоких значений коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний, K р, равных (0,25÷0,30), средних значений относительной диэлектрической проницаемости, 
, равных (500÷700) и низких значений тангенса угла диэлектрических потерь, tg δ , равных (1,0÷1,2)•10-2, а также упрощение технологии изготовления. 7 пр., 4 табл.
Description
Область техники
Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе титаната-цирконата свинца и может быть использовано для создания высокочувствительных устройств, работающих в высокочастотном диапазоне рабочих частот (4,0÷7,0) МГц, а именно, для создания ультразвуковой аппаратуры (приёмников, сенсоров, актюаторов, линий задержки, приборов медицинской диагностики и неразрушающего дефектоскопического контроля).
Предшествующий уровень техники
Для указанных применений материал должен обладать средними значениями относительной диэлектрической проницаемости поляризованных образцов, 
, (500÷700) и механической добротности, Q m, (250÷300); низкими диэлектрическими потерями, tgδ, ((1,0÷1,2)•10-2); высокими пьезомодулями, |d 31|, ((50÷80) пКл/Н) и d 33, ((150÷180) пКл/Н), пьезочувствительностями, |g 31|, ((10÷12) мВ•м/Н) и, g 33, (25÷35мВ•м/Н), скоростью звука, 
, (~4,5 км/с), достаточно высоким коэффициентом электромеханической связи планарной моды колебаний, K р, (0,25÷0,30).
Необходимость реализации указанных параметров связана с нижеследующим.
В соответствии с классификацией электромагнитных волн по частотным диапазонам, представленной в [1, c. 6], а также при условии согласования преобразователя с нагрузкой (Ri=Rн) (обычно реализуемое в выпускаемой промышленностью радиоэлектронной аппаратуре выходное сопротивление нагрузки Rн~50 Ом для высоких частот) и используя формулу для емкостного сопротивления преобразователя: Ri=1/ωC, где Ri - емкостное сопротивление преобразователя, Ом; ω - круговая частота, Гц; C - емкость, Ф; – можно приблизительно оценить интервалы значений емкости C=1/2πfR i , где f - частота, Гц, для указанных диапазонов частот, а, следовательно, и относительной диэлектрической проницаемости поляризованных элементов, , равной k·C, где k - коэффициент, зависящий от размеров элементов, ε 0=8.85·10-12 Ф/м – диэлектрическая проницаемость вакуума; при k=1,
В табл. 1 приведены значения , реализуемые в объемных керамических образцах в области высоких и очень высоких частот. Видно, что на частотах ~(4,0÷7,0) МГц необходимы значения =500÷700 для снижения сопротивления преобразователя, что улучшает его согласование с нагрузкой.
Относительно низкие значения Q m способствуют повышению отношения сигнал/шум и подавлению паразитных резонансов (ложных колебаний), искажающих форму рабочего сигнала и ухудшающих характеристики изготовленных из этого пьезокерамического материала высокочувствительных приёмников УЗ - колебаний, являющихся как самостоятельными устройствами, так и компонентами более сложных устройств. Снижение Q m ниже указанных значений нежелательно ввиду возрастания механических потерь (1/Q m), затрудняющих формирование коротких импульсов и равномерных амплитудно-частотных характеристик.
Высокая скорость звука определяет высокочастотный (ВЧ) диапазон эксплуатации преобразователя, а также позволяет получать заданную частоту на менее тонких пластинах, что упрощает технологию изготовления ВЧ- устройств за счёт возможности увеличения их резонансных размеров. Это, в свою очередь, выгодно и с точки зрения уменьшения ёмкости преобразователя. Достаточно высокие значения K p, |g 31| и g 33 определяют эффективность работы преобразователя.
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца, включающий PbO, ZrO2, TiO2, CdO, NiO, Nb2O5. Состав материала отвечает химической формуле Pb1-xCdx(Ni1/3Nb2/3)y(ZrzTi1-z)1-yO3 (x=0,01÷0,02; y=0,10÷0,20; z=0,44÷0,53). Материал имеет для лучших составов =1800÷2400, K р≥0,5; d 33=300 пКл/Н [2]. Для указанных применений материал имеет очень высокое значение .
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца, включающий PbO, ZrO2, TiO2, NiO, Nb2O5, ZnO, и CuO. Состав материала отвечает химической формуле 0,41Pb(Ni1/3Nb2/3)O3 – 0,36PbTiO3 – 0,23PbZrO3 + (сверх стехиометрии) (1,0÷9,0) мол. % ZnO+(0,5÷3,0) мол. % CuO [3]. Материал имеет для лучших составов =2000÷4500; K р=0,45÷0,65; d 33=(350÷750) пКл/Н (при модифицировании ZnO) и =1500÷3500; K р=0,25÷0,50; d 33=(275÷475) пКл/Н (при модифицировании CuO). Вариации электрофизических параметров связаны с изменениями технологических регламентов (температуры и длительности изотермических выдержек при спекании). Для указанных применений материал имеет очень высокие значения .
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности (составу химической композиции) и достигаемому результату является пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца, включающий PbO, ZrO2, TiO2, CdO. Состав материала отвечает химической формуле хPbTiО3 – уPbZrO3 – zPbW1/2Cd1/2O3, где x=61,0÷75,0; y=10,0÷37,0; z=2,0÷15,0 (мол. %) (в пересчете на оксиды в масс. %: PbO - 69.73÷70.92; ZrO2 - 3.92÷14.24; TiO2 - 15.23÷19.04; CdO - 0,40÷3,06; WO3 - 0.40÷3.06 [4] (прототип). Материал имеет для лучшего состава Т к=673 K; =454; tgδ•102=0,99; K р=0,32; |d 31|=35 пКл/Н; |g 31|=8,0 мВ•м/Н; Q m=200. Для указанных применений материал имеет недостаточно высокие значения |d 31|, |g 31|, Q m. Кроме того составы прототипа синтезированы по обычной технологии, а спекание проведено методом горячего прессования при Тсп равной 1180 С для лучшего состава, что усложняет технологию получения матриала.
Сущность изобретения
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение пьезомодулей |d 31| до значений (50÷80) пКл/Н и d 33 до значений (150÷180) пКл/Н; пьезочувствительностей |g 31| до значений (10÷12) мВ•м/Н и g 33 до значений (25÷35) мВ•м/Н; механической добротности, Q m, до значений (250÷300) при сохранении высоких значений температуры Кюри, Т к, равных (600÷650) K, достаточно высоких значений коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний, K р, равных (0,25÷0,30), средних значений относительной диэлектрической проницаемости, , равных (500÷700) и низких значений тангенса угла диэлектрических потерь, tg δ , равных (1,0÷1,2)•10-2, а также упрощение технологии за счет спекания материала по обычной керамической технологии.
Указанный технический результат достигается тем, что высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца, включающий PbO, TiO2, ZrO2, CdO, дополнительно содержит Nb2O5 при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
| PbO | 64,19 ÷ 66,28 |
| ZrO2 | 17,72 ÷ 18,30 |
| TiO2 | 11,49 ÷ 11,87 |
| CdO | 0,69 ÷ 1,28 |
| Nb2O5 | 2,86 ÷ 5,32 |
Заявляемый состав материала отвечает химической формуле:
(1-х)Pb(Ti0,5Zr0,5)O3 – хCd0,5NbO3 (0,035≤х≤0,065).
Введение в состав материала пентаоксида ниобия, Nb2O5, приводит к следующим неочевидным эффектам.
Известно [5-7], что в соединениях и твердых растворах кислородно-октаэдрического типа АNbO3 основную роль в формировании сегнетоэлектрических свойств играет подсистема октаэдров NbO6. Кроме того, с блочным строением десяти из четырнадцати полиморфных модификаций Nb2O5 связана возможность в нем дефектообразования (дефекты Уодсли). Формирующиеся при этом либо изолированные плоскости кристаллографического сдвига, либо случайные наборы таких плоскостей [8, С. 239] можно рассматривать как самоорганизующийся способ согласования анионодефицитной нестехиометричности, свойственной перовскитовым структурам, без введения точечных дефектов и изменения координации катионов. Все это способствует улучшению электрофизических свойств объектов, что мы и наблюдаем на практике.
Достижение нового технического результата подтверждается таблицами:
Таблица 1. Расчетные значения относительной диэлектрической проницаемости 
поляризованного объёмного образца в диапазоне частот (4,5÷60) МГц.
Таблица 2. Электрофизические характеристики заявляемого материала в зависимости от состава.
Таблица 3. Качественно-количественные составы материала-прототипа и заявляемого материала.
Таблица 4. Сравнение электрофизических характеристик оптимального состава заявляемого материала (1-х)Pb(Ti0,5Zr0,5)O3 – хCd0,5NbO3 и материала-прототипа.
Примеры осуществления изобретения.
Примеры изготовления высокочастотного пьезоэлектрического керамического материала на основе титаната-цирконата свинца приведены ниже. Для всех примеров в качестве исходных реагентов использовались оксиды следующих квалификаций: PbO – «чистый, ч», 98%; ZrO2 – «чистый, ч», 98%; TiO2 – «особо чистый, осч», 99,9%; CdO – «химически чистый, х.ч.» 99%»; Nb2O5 – «химически чистый, х.ч.» 99%.
Синтез осуществлялся путем двукратного обжига смесей сырьевых компонентов, взятых в определенных количествах, с промежуточным помолом синтезированного продукта. Температуры и длительности обжигов при синтезе Т синт.1= 1170 K, Т синт.2= 1220 K, τ синт.1= 4 час, τ синт.2= 10 час. Спекание образцов в виде столбиков Ø12 мм, высотой (15÷18) мм осуществлялось по обычной керамической технологии при Т сп.=1490 K, τ сп.=2 час. После их резки на диски толщиной (1÷2) мм производилась металлизация (формирование электродов) путем нанесения на плоские поверхности предварительно сошлифованных до толщины 1 мм образцов серебросодержащей пасты и последующего её вжигания при температуре Т вжиг.= 1070 K в течение 0,5 час. Образцы поляризовали в полиэтиленсилоксановой жидкости при температуре 430 K в течение 15 мин в постоянном электрическом поле напряженностью 3,4 кВ/см.
Электрофизические характеристики определяли в соответствии с ОСТ 11.0444-87 «Материалы пьезокерамические. Технические условия». Введ. 01.01.88, с помощью прецизионного LRC-метра Agilent E4980A. При этом оценивались относительная диэлектрическая проницаемость поляризованных образцов, 
(ε 0 – 8,85⋅10–12 Ф/м), коэффициент электромеханической связи планарной моды колебаний, K р, пьезомодули, |d 31| и d 33, механическая добротность, Q m, скорость звука, 
. Пьезочувствительности, |g 31|и g 33, рассчитывали по формулам: |g 31|=|d 31|/ 
; g 33 =d 33/ .
По описанной выше технологии выполнены образцы из семи следующих составов высокочастотного пьезоэлектрического керамического материала на основе титаната-цирконата свинца (примеры 1-7):
Пример 1
Количество сырьевых реагентов:
PbСO3 (в пересчете на PbO) – 68,03; ZrO2 – 18,78; TiO2 – 12,17; CdO – 0,20; Nb2O5 – 0,82 (мас. %).
Пример 2
Количество сырьевых реагентов:
PbСO3 (в пересчете на PbO) – 66,98; ZrO2 – 18,49; TiO2 – 11,99; CdO – 0,49; Nb2O5 – 2,05 (мас.%).
Пример 3
Количество сырьевых реагентов:
PbСO3 (в пересчете на PbO) – 66,28; ZrO2 – 18,30; TiO2 – 11,87; CdO – 0,69; Nb2O5 – 2,86 (мас.%).
Пример 4
Количество сырьевых реагентов:
PbСO3 (в пересчете на PbO) – 65,24; ZrO2 – 18,00; TiO2 – 11,68; CdO – 0,99; Nb2O5 – 4,09 (мас.%).
Пример 5
Количество сырьевых реагентов:
PbСO3 (в пересчете на PbO) – 64,19; ZrO2 – 17,72; TiO2 – 11,49; CdO – 1,28; Nb2O5 – 5,32 (мас.%).
Пример 6
Количество сырьевых реагентов:
PbСO3 (в пересчете на PbO) – 63,50; ZrO2 – 17,53; TiO2 – 11,36; CdO – 1,48; Nb2O5 – 6,13 (мас.%).
Пример 7
Количество сырьевых реагентов:
PbСO3 (в пересчете на PbO) – 61,76; ZrO2 – 17,05; TiO2 – 11,05; CdO – 1,97; Nb2O5 – 8,17 (мас.%).
В примерах № 3, 4, 5 таблицы 2 приведены химические составы в пределах заявленных процентных соотношений и соответствующие им электрофизические свойства, полученные в результате испытаний по стандартным методикам.
Как следует из таблицы 2 (примеры № 3, 4, 5) и таблицы 4 (пример № 4), заявляемый высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца характеризуется по сравнению с материалом-прототипом повышением пьезомодулей |d 31| до значений (43÷63) пКл/Н и d 33 до значений (146÷180) пКл/Н; пьезочувствительностей |g 31| до значений (10,2÷11,8) мВ•м/Н и g 33 до значений (30,3÷42,7) мВ•м/Н; механической добротности, Q m, до значений (241÷276) при сохранении высоких значений температуры Кюри, Т к, равных (622÷643) K, достаточно высоких значений коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний, K р, равных (0,24÷0,28), средних значений относительной диэлектрической проницаемости, , равных (476÷683), и низких значений тангенса угла диэлектрических потерь, tgδ, равных (0,97÷1,14)•10-2.
Наблюдаемые эффекты достигаются, по существу, качественно - количественным составом предлагаемого высокочастотного пьезоэлектрического керамического материала, что подтверждают также примеры №№ 1, 2, 6, 7 (табл. 2), демонстрирующие ухудшение свойств за пределами предлагаемой области концентраций компонентов. Нарушение этих пределов приводит, как видно из табл. 2, к повышению , снижению |g 31|, g 33.
Средние значения и Q m, низкие диэлектрические потери, tgδ, при высоких |d 31|, d 33, |g 31|, g 33, 
и достаточно высоком K р заявляемого пьезоэлектрического керамического материала определяют основное его назначение – использование в высокочувствительных устройствах, работающих в высокочастотном диапазоне рабочих частот (4,0÷7,0) МГц, а именно, для создания ультразвуковой аппаратуры (приёмников, сенсоров, актюаторов, линий задержки, приборов медицинской диагностики и неразрушающего дефектоскопического контроля).
Заявляемый высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца обеспечивает целевой результат, не вызывает затруднений при изготовлении, предполагает использование основных (доступных и дешёвых) материалов (реактивов) и стандартного оборудования, соответствующего промышленному методу обычной керамической технологии (без использования дорогостоящего затратного метода горячего прессования [9, с. 217].
Источники информации:
1. Носов Ю.Н., Кукаев А.А. Энциклопедия отечественных антенн. Справочное издание. М. 2001. - 251 с.; С. 6.
2. Cho Jeong Ho; CHoi Byung yul; Kim Byung Ik. Korea InstCeramiceng@techn. KR20050022105(A). Low temperature sintering piezoelectriques-composition for parts feeders. C04B 35/49; H01B 3/12; H01G 4/12,H01L 41/187; H01L 41/43, опубл. 2005-03-07.
3. Ahn Cheol U; Jung Sun Jong; Nam San; Song Jae Seong. Korea Electrotech. res. inst. KR20040046472(A). Piezoelectric ceramic composite for application to multilayer actuator and manufacturing method thereof. C04B 35/491; C04B 35/495; H01B 41/187; H01L 41/187; H01L 41/27; H01L 41/43, опубл. 2004-06-05.
4. Фесенко Е.Г., Данцигер А.Я., Разумовская О.Н., Дергунова Н.В., Дудкина С.И., Клевцов А.Н., Сервули В.А. Пьезоэлектрический керамический материал // А.с. № 975681 М кл.3 C04B 35/49, опубл. 23.11.1982. – прототип.
5. Ивлиев М.П., Раевская С.И., Раевский И.П., Шуваева В.А., Пирог И.В. Формирование сегнетоэлектрических фазовых состояний в KNbO3 и других ниобатах со структурой перовскита // ФТТ. 2007.Т. 49. № 4. С. 731-740.
6. Ивлиев М.П., Раевская С.И., Кравченко О.Ю., Резниченко Л.А., Раевский И.П. Влияние модифицирования литием на устойчивость сегнетоэлектрического состояния в пьезоэлектрических керамических материалах на основе NaNbO3 // Конструкции из композиционных материалов. 2008. № 4. С. 80-57.
7. Ивлиев М.П., Раевская С.И., Кравченко О.Ю., Резниченко Л.А., Раевский И.П. Влияние модифицирования изовалентными и гетеровалентными ионами на диэлектрические свойства пьезоэлектрических керамических материалах на основе ниобата натрия // Конструкции из композиционных материалов. 2009. № 1. С. 61-69.
8. Рао Ч.Н.Р., Гопалакришнан Дж. Новые направления в химии твердого тела. (Структура, синтез, свойства, реакционная способность и дизайн материалов). Пер с англ. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ие, 1990. - 519 с; С. 239-242.
9. Фесенко Е.Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М.: Атомиздат, 1972. - 248 c; С. 217.
Claims (2)
- Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца, включающий PbO, ZrO2, TiO2, CdO, отличающийся тем, что дополнительно содержит Nb2O5 при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
-
PbO 64,19 - 66,28 ZrO2 17,72 - 18,30 TiO2 11,49 - 11,87 CdO 0,69 - 1,28 Nb2O5 2,86 - 5,32
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021120469A RU2764404C1 (ru) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021120469A RU2764404C1 (ru) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2764404C1 true RU2764404C1 (ru) | 2022-01-17 |
Family
ID=80040471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021120469A RU2764404C1 (ru) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2764404C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU550367A1 (ru) * | 1974-07-08 | 1977-03-15 | Предприятие П/Я А-1687 | Пьезокерамический материал |
| SU975681A1 (ru) * | 1981-01-19 | 1982-11-23 | Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет | Пьезоэлектрический керамический материал |
| RU2219143C2 (ru) * | 2001-12-19 | 2003-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Донские измерительные системы" | Пьезокерамический материал |
| US7560043B2 (en) * | 2003-10-15 | 2009-07-14 | Piezotech, Llc | Compositions for high power piezoelectric ceramics |
| RU2552509C2 (ru) * | 2013-08-20 | 2015-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Пьезокерамический материал для изготовления слоистых гетероструктур |
| CN107266072A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-10-20 | 中国兵器工业第五二研究所烟台分所 | 一种低温烧结pzt95‑5压电陶瓷的制备方法 |
-
2021
- 2021-07-12 RU RU2021120469A patent/RU2764404C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU550367A1 (ru) * | 1974-07-08 | 1977-03-15 | Предприятие П/Я А-1687 | Пьезокерамический материал |
| SU975681A1 (ru) * | 1981-01-19 | 1982-11-23 | Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет | Пьезоэлектрический керамический материал |
| RU2219143C2 (ru) * | 2001-12-19 | 2003-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Донские измерительные системы" | Пьезокерамический материал |
| US7560043B2 (en) * | 2003-10-15 | 2009-07-14 | Piezotech, Llc | Compositions for high power piezoelectric ceramics |
| RU2552509C2 (ru) * | 2013-08-20 | 2015-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Пьезокерамический материал для изготовления слоистых гетероструктур |
| CN107266072A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-10-20 | 中国兵器工业第五二研究所烟台分所 | 一种低温烧结pzt95‑5压电陶瓷的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kelly et al. | Effect of composition on the electromechanical properties of (1‐x) Pb (Mg1/3Nb2/3) O3− XPbTiO3 ceramics | |
| JP4929522B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| KR100282598B1 (ko) | 압전 세라믹 조성물 | |
| Hagh et al. | Lead-free piezoelectric ceramic transducer in the donor-doped K 1/2 Na 1/2 NbO 3 solid solution system | |
| US8470211B2 (en) | Ferroelectric ceramic material with a low sintering temperature | |
| CN103172374B (zh) | 压电陶瓷和压电元件 | |
| KR101043041B1 (ko) | 초음파 진동자용 무연 압전세라믹스 조성물 | |
| RU2764404C1 (ru) | Высокочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната-цирконата свинца | |
| KR930002641B1 (ko) | 강유전성 세라믹스 | |
| RU2498959C2 (ru) | Пьезоэлектрический керамический материал | |
| KR101306472B1 (ko) | 무연 압전 세라믹 조성물 | |
| JPWO2006018930A1 (ja) | 圧電磁器組成物、及び圧電素子 | |
| Hosono et al. | Piezoelectric ceramics with high dielectric constants for ultrasonic medical transducers | |
| EP0034342B1 (en) | Piezoelectric oxide material | |
| JP4509481B2 (ja) | 圧電セラミックス | |
| RU2836755C1 (ru) | Низкочастотный пьезоэлектрический керамический материал на основе феррита висмута и феррониобата свинца | |
| RU2259973C2 (ru) | Шихта для получения пьезокерамического материала | |
| JP3616967B2 (ja) | 圧電性磁器 | |
| JPS6132838B2 (ru) | ||
| JPH0745882A (ja) | 圧電素子 | |
| RU2542012C1 (ru) | Пьезоэлектрический керамический материал | |
| JPS6358782B2 (ru) | ||
| Tsai et al. | The improvement of dynamic characteristics of ultrasonic therapeutic transducers using fine-grain PZT-based piezoceramics | |
| JPH0325954B2 (ru) | ||
| Kaewkamnerd et al. | Material Characterization of (Bi~ 1~/~ 2Na~ 1~/~ 2)~ 0~.~ 9~ 4Ba~ 0~.~ 0~ 6TiO~ 3 Ceramic as a Lamb Wave Device Substrate |