МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТРИКТОРА
MATERIAL FOR ELECTROSTRICTOR

Изобретение относится к области создания электромеханических изделий и ультразвуковых излучателей.
2
5
2
2
3
Из уровня техники [патент RU 2130000 С1, опубл. 10.05.1999] известен электрострикционный материал, включающий PbO, MgO, NbO, TiO и дополнительно содержащий LaO. Данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа) настоящего изобретения.
II
r
-3
Указанный материал, обладая хорошими электрострикционными свойствами S (10 кВ/см) - (1,00-1,25)×10, имеет при этом довольно большую диэлектрическую проницаемость ε - 14000-16000, что не всегда приемлемо, в частности, для ультразвуковых излучателей.
Техническим результатом настоящего изобретения является понижение диэлектрической проницаемости при сохранении хорошей электрострикционной деформации.
2
5
2
2
3
2
3
3
3
2/3
1/3
3
Указанный технический результат достигается за счет того, что материал для электростриктора на основе твердых растворов, включающий PbO, MgO, NbO и TiO, дополнительно содержит оксиды BiO и ScO, при этом указанный материал имеет состав (1-2x)BiScO⋅xPbTiO⋅xPb(NbMg)O при х=0,42.
sp
2
Приготовление состава материала проводили по обычной керамической технологии. Эти составы находятся на пересекающем линию морфотропной фазовой границы сечении BS - [0,5PT⋅0,5PMN] вблизи морфотропной фазовой границы х=0,40 между ромбоэдрической и тетрагональной формами твердых растворов. Помол-смешивание исходных оксидов, взятых в отвечающих формуле твердых растворов пропорциях, и помол синтезированных продуктов проводили с использованием аппарата вихревого слоя, который обеспечивал дисперсность синтезированных порошков, соответствующую внешней удельной поверхности S, равной 4000-6000 см/г.
s1
s1
sp
2
2
Первый обжиг гомогенизированных смесей проводили при T = 780-800°С в течение t = 6 ч. Величина внешней удельной поверхности Sсинтезированных порошков после помола составляла 6300-7200 см/г. Полусухое прессование цилиндрических заготовок диаметром 14 мм и высотой 10 мм проводили одноосным давлением 700 кг/см.
s2
s2
уд
2
При этом в синтезированные порошки вводили связку в виде 5 мас. % пятипроцентного водного раствора поливинилового спирта плюс 1 мас. % глицерина. Спекание заготовок проводили в камерной печи в засыпке из смеси оксидов свинца и циркония, содержащей 30 мас. % PbO, при T = 1150-1250°С с выдержкой в течение t = 1,5-4 ч. Оптимальными условиями обжига порошков BS⋅xPT⋅xPMN, синтезированных «твердофазным» методом и прошедших интенсивный помол, являются температура 1180-1200°С и время обжига 1,5-2,0 ч. При этом была получена плотность образцов >95% от рентгеновской. Повышение температуры обжига до 1240°С приводит к заметному ухудшению основных функциональных параметров. Для высокодисперсных порошков (S > 6000 см/г) оптимальная температура обжига близка к 1200°С.
-3
Из спеченных керамических заготовок путем распиливания и шлифования были получены таблетки диаметром 10 мм и толщиной 0,5 мм. На плоские поверхности таблеток путем вжигания серебросодержащей пасты наносили электроды, имеющие форму круга диаметром 9 мм. Поляризацию образцов проводили в полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-5 при 100°С с выдержкой 15 минут под электрическим полем напряженностью 25 кВ/см и охлаждением под этим полем до 50-60°С. Электрострикция изготовленных образцов по диаметру при подаче напряжения на электроды показана на фиг. 1, она составила 1×10 при 10 кВ/см. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры показана на фиг. 2, и в среднем она имеет значение ε = 1000.