Состав засыпки для спекания сегнетопьезоэлектрического керамического материала на основе ниобата натрия
CHARGE COMPOSITION FOR SINTERING FERRO-PIEZOELECTRIC CERAMIC MATERIAL BASED ON SODIUM NIOBATE

Область техники
Изобретение относится к технологии изготовления сегнетопьезоэлектрических керамических материалов (СПКМ) на основе ниобата натрия и может быть использовано для создания высокоэффективных материалов широкого спектра действия с заданными свойствами.
Уровень техники
3
Группа бессвинцовых материалов на основе ниобатов щелочных металлов обладает рядом уникальных свойств, не реализуемых в ЦТС (Pb(Ti,Zr)O)-составах. Достоинствами таких СПКМ являются высокая скорость звука, определяющая высокочастотный (ВЧ) диапазон эксплуатации преобразователя, а также возможность получать заданную частоту на менее тонких пластинах, что упрощает технологию изготовления ВЧ-устройств за счет возможности увеличения их резонансных размеров; низкая экспериментальная плотность, приводящая, с одной стороны, к значительному снижению веса изделий, а, с другой, - к уменьшению акустического импеданса; очень низкая диэлектрическая проницаемость, что немаловажно для электрического согласования с генератором и нагрузкой; повышенный толщинный коэффициент электромеханической связи; достаточная анизотропия пьезосвойств, что позволяет улучшить отношение сигнал/шум и упростить технологию получения, исключив операцию резки материала; низкие диэлектрические и умеренные механические потери, что важно для получения коротких импульсов и равномерных амплитудно-частотных характеристик.
Одним из способов ускоренного получения СПКМ, в том числе, на основе ниобата натрия, является метод горячего прессования (ГП), суть которого заключается в одновременном приложении к заготовке из пресс-порошка высоких температур и давлений [1, стр. 172-176]. Кроме экспрессности, достоинствами ГП являются его универсальность; возможность изготовления практически беспористой керамики с плотностью, близкой к теоретической и с управляемой микроструктурой; сохранение стехиометрии состава; повышение эффективности СПКМ по сравнению с таковой при использовании традиционной обычной керамической технологии.
Т
Т
Т
сп
сп
сп
При ГП передача давления к заготовке, как правило, осуществляется с помощью различных сред, чаще всего сыпучих тел - засыпок. Применение засыпки при спекании СПКМ методом ГП диктуется, прежде всего, необходимостью исключения непосредственного контакта образца с материалом матрицы и пуансонов, а также нормальной передачи к нему давления [2, стр. 81-85], равномерной подачи и отбора тепла обжигаемых изделий. В связи с этим, основными требованиями, предъявляемыми к засыпке, являются: химическая инертность по отношению к материалам заготовки и пресс-формы; неслёживаемость и неспекаемость в процессе обжига заготовок; однородность. Использование засыпок, удовлетворяющих вышеуказанным требованиям, позволяет извлекать образец из пресс-формы без его разрушения. При этом получают ГП- образцы с заданной совокупностью электрофизических параметров. Поскольку при ГП керамики давление на образец подают при высоких температурах, облегчаются контакты между частицами дисперсно-кристаллических синтезированных порошков, сбрикетированных в виде заготовок, ускоряются диффузия и, как следствие, рекристаллизационные процессы, что должно приводить к снижению температуры спекания, , по сравнению с обычным обжигом без давления по обычной керамической технология. На практике резкое снижение  отмечается практически для всех ГП- образцов свинецсодержащих керамик [1, стр. 179]. Применение же метода ГП при получении материалов на основе ниобата натрия (ниобатных материалов, НМ) не приводит к желаемому снижению . Более того, использование ГП способствует развитию в них эффектов саморазрушения [3, стр. 1771-1774].
Т
сп
Избежать описанных негативных явлений в процессе ГП и снизить  НМ удается либо модифицированием материалов [4, стр. 13457-13466], либо введением дополнительных компонентов [5, стр. 1594-1601], что не сохраняет в обоих случаях комплекс присущих НМ свойств; либо изменением качественно-количественного состава засыпок [2, стр. 82].
2
3
сп
Т
Известен состав засыпки, используемой при ГП СПКМ, включающий AlO[2, стр. 81; 7, стр. 4; 8, стр. 62-64]. Недостатком является невозможность обеспечения снижения температуры спекания, , СПКМ на основе ниобата натрия при использовании этой засыпки.
3
2
2
2
5
2
2
3
2
3
Известен состав засыпки, используемой при ГП СПКМ, преимущественно титаната бария, BaTiO, включающий порошок диоксида циркония [6, стр. 2]. Недостатком его при использовании в процессе ГП СПКМ на основе ниобата натрия является уже при невысоких температурах (650÷740°С) взаимодействие NaO, KO, NbO с ZrO с образованием метастабильных соединений NaZrO, KZrO и других фаз [9, стр. 149-168], [10, стр. 294-298].
3
Известен состав засыпки для спекания СПКМ, преимущественно на основе ниобата натрия состава (Na,Li)NbO (SU 857075, М.кл.3 C04B 35/00, опубл. 25.02.81) [11], принимаемый за прототип настоящего изобретения как наиболее близкий по назначению и составу.
Для снижения температуры спекания при ГП до 980°С при сохранении пьезоэлектрических свойств материала известная засыпка содержит, в масс.%:
2
3
AlO 70 - 90
3
FeO или карбонат стронция SrCO 10 –30.
11
11
12
3
v
2
3
Недостатком прототипа является уменьшение удельного электрического сопротивления материала, , до 5⋅10Ом⋅см при использовании засыпки с FeO и до (4,0÷8,0) 10м с засыпкой с SrCO по сравнению с ρ=(1,0÷2,0)⋅10 Ом⋅см при использовании засыпки из чистого (без добавок) AlO.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение температуры спекания при ГП СПКМ на основе ниобата натрия при повышении его механической прочности (σ) и механической добротности () и сохранении комплекса диэлектрических (, ), пьезоэлектрических (, ) и сегнетоэластических () характеристик, присущих данному материалу, спеченному традиционным способом.
2
3
3
2
3
3
Указанный технический результат достигается тем, что состав засыпки для спекания СПКМ на основе ниобата натрия, включающий AlO и добавку, согласно изобретению, он в качестве добавки содержит порошкообразную закись марганца MnO и карбонат марганца MnCO при следующем соотношении исходных компонентов, в масс. %: AlO - 80÷85, MnO - 7,5÷10,0, MnCO - 7,5÷10,0.
Состав засыпки поясняется таблицами и фазовой диаграммой.
0.5
3
Таблица 1. Основные электрофизические и механические характеристики СПКМ на основе ниобата натрия вида (Na,K,Cd)NbO, полученного традиционным способом (ОКТ) и горячим прессованием с разными засыпками
3
2
3
3
2
3
3
Таблица 2. Основные электрофизические и механические характеристики СПКМ на основе ниобата натрия вида (Na,Li)NbO, полученного горячим прессованием с использованием состава засыпки AlO: 70 - 90; FeO или карбонат стронция SrCO: 10 - 30 (прототипа) и заявляемого состава засыпки: AlO - 80÷85, MnO - 7,5÷10,0, MnCO - 7,5÷10,0 (в масс. %)
2
3
Фиг.1. Фазовая диаграмма системы AlO - MnO, полученная на основе рентгенографических исследований на дифрактометре XRD-6000 фирмы “Shimandzu” в λ-Co-излучении (по данным [16]).
3
2
3
3
4
3
3
2
сп
Т
σ
Введение в состав засыпки MnO и MnCO приводит к обеднению атмосферы, окружающей в рабочем объёме образец, кислородом за счёт связывания его при окислении MnO (MnOαMnOβMnO) и вытеснения углекислым газом при разложении MnCO (MnCO → MnO+СО↑), то есть образования в матрице восстановительной атмосферы. Спекание в этих условиях способствует образованию кислородных вакансий (по схеме , где  - обозначение вакансий). Участвуя в процессах массопереноса, эти вакансии облегчают протекание диффузионных процессов, ускоряют их и приводят к снижению . Сохранение же при таких пониженных температурах обжига заданной стехиометрии способствует улучшению механических свойств спекаемых НМ, повышая их механическую прочность, , и добротность, , что и наблюдается на практике.
Т
σ
сп
Анализ представленных результатов альтернативных технологических решений и подходов, применяемых в производстве СПКМ, преимущественно, на основе ниобата натрия позволил убедиться в том, что использование ни одной из известных засыпок не приводит к снижению температуры спекания (.) СПКМ на основе ниобата натрия, повышению его механической прочности () и механической добротности () при сохранении комплекса диэлектрических (, ), пьезоэлектрических (, ) и сегнетоэластических () характеристик, присущих данному материалу, спеченному традиционным способом (ОКТ).
0.5
3
2
3
2
3
2
3
3
2
3
3
0.5
3
3
3
2
3
3
2
3
3
Р
2
В качестве примера приведено сопоставление свойств НМ состава (Na,K,Cd)NbO, полученного путём спекания заготовок из синтезированных дисперсно-кристаллических порошков заданной стехиометрии методами обычной керамической технологии, ОКТ, без извне приложенного давления и засыпки и горячего прессования, ГП, с извне приложенным давлением, , равным 200 кг/см с известными засыпками из AlO, AlO+FeO, AlO+SrCO и заявляемой засыпкой из AlO+MnO+MnCO с количественной вариацией состава (Таблица 1 Основные электрофизические и механические характеристики СПКМ на основе ниобата натрия вида (Na,K,Cd)NbO, полученного традиционным способом (ОКТ) и горячим прессованием с разными засыпками), а также НМ состава (Na,Li)NbO, полученного ГП с использованием состава засыпки из [11] и Таблица 2 Основные электрофизические и механические характеристики СПКМ на основе ниобата натрия вида (Na,Li)NbO, полученного горячим прессованием с использованием состава засыпки AlO: 70 - 90; FeO или карбонат стронция SrCO: 10 - 30 (прототипа) и заявляемого состава засыпки: AlO - 80÷85, MnO - 7,5÷10,0, MnCO - 7,5÷10,0 (в масс. %).
х
х
2
3
3
Примеры изготовления сегнетопьезоэлектрического керамического материала на основе ниобата натрия при разных составах атмосферообразующей засыпки (1-)AlO + (0,5MnO+0,5MnCO) приведены ниже.
Пример 1 (№. 5 табл. 1):
3
3
2
5
a
b
c
3
- рассчитываются навески исходных сырьевых реагентов NaHCO, KHCO, NbO, CdO в соответствии с химической формулой композиции выбранного материала на основе ниобата натрия состава (NaKCd)NbO, где a=(0,50÷0,55) мол. %, b=0,2 мол. %, c=(0,125÷0,15) мол. %, a+b+2c = 100 % [12];
2
2
2
5
3
3
2
5
2
5
- осуществляется взвешивание дисперсно-кристаллических порошков исходных реагентов, взятых в необходимых количествах в пересчете на соответствующие оксиды: NaO=9,23; KO=5,34; NbO=75,42; CdO=10,01 масс. %. В качестве исходных реагентов использовались гидрокарбонаты, карбонаты и оксиды следующих квалификаций NaHCO - «чда», KHCO- «ч», NbO - «NbO-пТ», CdO - «хч», где «чда» - чистый для анализа, «ч» - чистый, «NbO-пТ» - оксид NbO для пьезотехники, «хч» - химически чистый;
- производится помол - смешивание исходных реагентов;
Т
τ
Т
τ
синт.1
синт.1
синт.2
синт.2
- механическая смесь исходных реагентов подвергается двукратному синтезу при =1220 K, =5 час; =1240 K, =10 час, с промежуточным между двумя термообработками дроблением и помолом синтезированного продукта;
- приготавливаются пресс-порошки путём помола и гранулирования образующегося твердого раствора заданной стехиометрии;
- брикетируются синтезированные порошки в виде объемных заготовок диаметром 12 мм и толщиной ~ 2 мм;
Т
τ
Р
х
х
x
сп
спек
2
3
3
2
- спекаются сбрикетированные заготовки методом горячего прессования на установке УГПЭ-2 [13, стр. 217-219] при  = 1460 K; = 40 мин;  = 200 кг/см в атмосферообразующей засыпке состава (1-) AlO+(0,5MnO+0,5MnCO) c =5,0 масс. %;
Т
вжиг.
- производится механическая обработка полученных спёков керамики, их металлизация путём нанесения на плоские поверхности предварительно сошлифованных по торцам (до Ø10 мм) и толщине (до 1 мм) образцов серебросодержащей пасты и последующего её вжигания при температуре =1070 K в течение 0,5 час;
- осуществляется поляризация образцов в полиэтиленсилоксановой жидкости при температуре 420 K в течение 15 мин. в постоянном электрическом поле напряженностью 3,0 кВ/см;
ε
0
- измеряются электрофизические характеристики в соответствии с ОСТ 11.0444-87 [14]. При этом определяют относительную диэлектрическую проницаемость поляризованных образцов, , ( - диэлектрическая постоянная), коэффициент электромеханической связи радиальной моды колебаний, , пьезомодуль, , скорость звука, , механическую добротность, , удельное электрическое сопротивление, ;
- оценивается механическая прочность керамик. При этом испытания на прочность при сжатии проводятся на образцах различного состава в форме дисков диаметром от 10 мм до 12 мм. Нагружение дисков производится пуансоном диаметром 5 мм при фиксации их на ровном основании камеры. Нагружение производится на специальной испытательной машине марки SHIMADZU. За величину прочности принимаются сжимающие напряжения в момент разрушения образца, фиксируемые скачкообразным увеличением деформации образца, а в некоторых случаях - появлением раскалывания (фрагментирования) [15, стр. 72-89].
х
х
2
3
3
При получении других составов засыпки выполняются все вышеописанные технологические приемы (пример 1) и изменяется только количественный состав атмосферообразующей засыпки (1-)AlO+(0,5MnO+0,5MnCO).
2
3
3
Пример 2 (№ 6 табл. 1): 90,0 масс.%. AlO+ 10,0 масс.% (0,5MnO+0,5MnCO).
2
3
3
Пример 3 (№ 7 табл. 1): 85,0 масс.%. AlO+ 15,0 масс.% (0,5MnO+0,5MnCO).
2
3
3
Пример 4 (№ 8 табл. 1): 82,5 масс.%. AlO+ 17,5 масс.% (0,5MnO+0,5MnCO).
2
3
3
Пример 5 (№ 9 табл. 1): 80,0 масс.%. AlO+ 20,0 масс.% (0,5MnO+0,5MnCO).
2
3
3
Пример 6 (№ 10 табл. 1): 75,0 масс.%. AlO+ 25,0 масс.% (0,5MnO+0,5MnCO).
2
3
3
Пример 7 (№ 11 табл. 1): 70,0 масс.%. AlO+ 30,0 масс.% (0,5MnO+0,5MnCO).
2
3
3
3
Пример 8 (№ 3 табл. 2): (80,0÷85,0) масс.%. AlO+ (15÷20,0 масс.% (0,5MnO + 0,5MnCO) (состав атмосферообразующей засыпки для НМ вида (Na,Li)NbO).
3
сп.
2
3
3
Т
σ
2
12
Как видно из табл. 1 (№№ 7-9) только использование предлагаемой засыпки с (15÷20) масс.% MnO и MnCO, взятыми в равных количествах, позволяет существенно снизить  (1310÷1320 K) и повысить  (245÷353 кг/см) и  (1270÷1340) НМ по сравнению с прототипом при сохранении присущего ему комплекса пьезоэлектрических характеристик (= 0,147÷0,152; =(8,1÷8,6) пКл/Н) и удельного электрического сопротивления ( = (5,6÷6,3)⋅10 Ом⋅см). Введение добавок в меньших (менее 15 масс. %, №№ 5, 6 табл. 1) и больших (более 20 масс. %, №№ 10, 11 табл.1) количествах в засыпку из AlO не приводит к желаемому результату. Более того, при запредельных концентрациях MnO+MnCO (более 20 масс. %) резко снижается удельное электрическое сопротивление () материала и ухудшаются показатели его пьезоэлектрической активности (, ).
3
сп
Т
σ
σ
2
12
В табл. 2 приведены основные электрофизические и механические характеристики СПКМ на основе ниобата натрия вида (Na, Li)NbO, полученного горячим прессованием с использованием известных засыпок и предлагаемой нами в настоящей заявке. Видно, что и в этом случае (№ 3 табл. 2) происходит снижение (1200÷1220 K), повышение  (250÷320 кг/см) и  (1200÷1280) по сравнению с прототипом при сохранении исходного уровня электрофизических свойств (=130÷135, =3⋅10 Ом⋅см; =0,23÷0,23,  = (35÷45) пКл/Н;  = (5,8÷5,9) км/с). (Параметры , ,  - определены в процессе подготовки настоящей заявки).
Т
σ
сп.
2
3
3
3
2
3
Таким образом, положительный эффект (снижение , повышение и  при сохранении исходного уровня электрофизических свойств (диэлектрических - , ; пьезоэлектрических - , ; сегнетоэластических - ) обеспечивается качественно-количественным составом предлагаемой засыпки, которая в предлагаемом изобретении одновременно выполняет две функции - среды, передающей давление на керамическую заготовку, и атмосферообразователя. Следует заметить, что особенности спекания материалов методом ГП, при котором образцы находятся под давлением в замкнутом объёме, благоприятствуют «мягкому» восстановлению, благодаря чему даже в области глубокого восстановления (при больших концентрациях добавок) не наблюдается разложения образцов. Но при этом может происходить химическое взаимодействие между спекаемым материалом и засыпкой, что приводит к образованию поверхностного слоя, по свойствам отличающегося от свойств основной массы материала. Учитывая неконтролируемость состава и неопределённость свойств этого слоя, необходимо увеличение объёма механической обработки изделий, что, в свою очередь, способствует повышению расхода спекаемого материала. Другим негативным явлением, наблюдающимся при введении в AlO более 20 масс.% добавок (0,5MnO+0,5MnCO), является взаимодействие засыпки с материалом матрицы (пресс-формы), в которой располагается образец. Это препятствует извлечению образца из пресс-формы по окончании цикла ГП. Образование при повышенных содержаниях MnO и MnCO в AlO поверхностного слоя за счёт взаимодействий типа материал заготовки - засыпка, засыпка - материал матрицы (пресс-формы) способствует и появлению в прессуемой заготовке значительных механических напряжений из-за взаимного отличия коэффициентов термического расширения, КТР, материала заготовки и образующегося поверхностного слоя, приводящих к нарушению сплошности (деструкции) изделий.
2
3
2
4
2
3
Всё это, а также тот факт, что при содержании MnO более 20 масс. % в засыпке из AlO в результате твердофазной химической реакции может образовываться соединение MnAlO [16, стр. 3, 8] (см. фиг. 3), делает нецелесообразным увеличение концентрации вводимых добавок сверх указанных пределов. Фазовая диаграмма (фиг. 1) вида AlO - MnO ([16, стр. 8]) получена на дифрактометре XRD-6000 фирмы “Shimandzu” в λ-Co-излучении ([16, стр. 3]).
Т
Т
сп.
сп.
Снижение  материала при использовании предлагаемой засыпки способствует повышению надёжности и долговечности технологического инструментария, в частности, деталей пресс-форм из жаропрочных и жаростойких сталей, применяемых в практике ГП; надёжному сохранению полученного уровня свойств за счёт стабилизации стехиометрии заданного состава при меньшей возгонке ионов в области пониженных  и уменьшению, в связи с этим, брака готовой продукции; снижению энергоёмкости технологического процесса, а, значит, его удешевлению.
Повышение механической прочности и механической добротности материала делает возможным его надёжное использование в устройствах электронной техники, испытывающих критические внешние воздействия (термические, полевые, барические). Кроме того, высокая  определяет высокую эффективность электромеханических преобразователей на его основе за счет низких потерь на внутреннее трение, 1/.
Источники информации
Окадзаки К. Технология керамических диэлектриков. Пер. с японск. М.: «Энергия», 1976. - 336 с. (стр. 217-227).
Панич А.Е., Куприянов М.Ф. Физика и технология сегнетокерамики. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1989. - 178 с. (стр. 81-85).
Бондаренко Е.И., Комаров В.Д., Резниченко Л.А., Чернышков В.А. Саморазрушение сегнетокерамики // ЖТФ. 1988. Т. 58. № 9. С. 1771-1774.
0.5
0.5
3
2
3
Zi-de Yu, Xiao-ming Chen, Yu-long Su, Han-li Lian, Jiang-bo Lu, Jian-ping Zhou&Peng Liu. Hot-press sintering KNaNbO-0.5 mol% AlO ceramics with enhanced ferroelectric and piezoelectric properties // Journal of Materials Science. 2019. V. 54. P. 13457-13466.
0.5
0.5
3
3
Hongliang Du,Fusheng Tang, Fa Luo, Dongmei Zhu, Shaobo Qu, Zhibin Pei, Wanchen Zhou.Influence of sintering temperature on piezoelectric properties of (KNa)NbO-LiNbOlead-free piezoelectric ceramics //Materials Research Bulletin. 2007. V. 42, No. 9. P. 1594-1601.
Ronald J. Brandmayr, Eatontown N.J., Arthur E. Brown, Florence S.C. and Sam Di Vita and Robert J. Ficher, West Long Branch, NJ. Method of Hot-pressing ceramic ferroelectric materials // Patent US № 2990602. 1959.
2
Греков А.А., Новиков М.С., Сукиязов А.Г., Сыркин Л.Н., Татаренко Л.Н., Чехунова Н.П. Способ получения керамики // А.с. № 436804 по заявке № 1730383/29-9 (приоритет). М.Кл. СО4в 35/00. Опубл. 25.07.1974. Бюл. № 27. Дата опубл. описания 25.12.1974.
Фридлидер Г.М., Балкевич В.Л. Горячее прессование пьезокерамики системы ЦТС // Сб-к трудов Моск. хим.-техн. ин-та им. Д.И. Менделеева. М., 1973. Вып. 76. С. 62-64.
Scholder R., Räde D., Schwazz H. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1968. Bd. 362. № 3-4. P. 149-168.
2
2
5
Mestres L., Martinez-Sarrion M.L., Castano O., and Fernandez-Urban J. Phase diagram at low temperature of the system ZrO/NbO // Z. Anorg. Allg. Chem. 2001. Bd. 627. P. 294-298.
SU 857075, М.кл.3 C04B 35/00, опубл. 25.02.81 -прототип.
RU 2498960 МПК СО4В 35/495 (2006.01). опубл. 20.11.2013.
Фесенко Е.Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М.: Атомиздат, 1972. - 248 с. (с. 217-221).
ОСТ 11 0444-87. Материалы пьезокерамические. Технические условия. Введен. 01.01.88.-140 c.
Зацаринный В.П. Прочность пьезокерамики. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета. 1978. - 206 с. (стр. 72-89).
2
3
2
2
3
2
3
2
2
3
2
2
АунгЧжо Мо. Композиционная керамика на основе электроплавленного корунда с эвтектическими добавками в системах AlO - TiO – MnO; AlO - MgO – MnO; AlO - MgO - SiO; AlO - SiO - TiO // Автореферат дисс … канд. техн. наук. М. 2020. Российский химико-технологический университет (РХТУ) им. Д.И. Менделеева. - 16 с. (стр. 3, 8).
Таблица 1. Основные электрофизические и механические характеристики СПКМ на основе ниобата натрия вида (Na,K,Cd<sub>0.5</sub>)NbO<sub>3</sub>, полученного традиционным способом (ОКТ) и горячим прессованием с разными засыпками.
№№п/п
Состав засыпки, метод спекания
Т<sub>сп.</sub>,K
Механические, диэлектрические и пьезоэлектрические характеристики опытного материала
<i>σ</i>, кг/см<sup>2</sup>
<maths num="44"><img file="00000002.jpg" he="6" wi="7" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="45"><img file="00000003.jpg" he="6" wi="12" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths><sub>0</sub>
<maths num="46"><img file="00000016.jpg" he="7" wi="7" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="47"><img file="00000014.jpg" he="7" wi="7" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>, пКл/Н
<maths num="48"><img file="00000015.jpg" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>, км/с
<maths num="49"><img file="00000001.jpg" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>, Ом∙см
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
Без засыпки, ОКТ
1460
154
1090
1700
0,150
8,0
4,45
5,0·10<sup>12</sup>
2
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, ГП
1460
157
1100
1720
0,170
9,0
4,51
4,5·10<sup>12</sup>
3
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ FeO
1420
163
1050
1570
0,150
8,2
4,42
3,0·10<sup>11</sup>
4
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ SrCO<sub>3</sub>
1420
182
1080
1520
0,140
7,9
4,43
5,0·10<sup>11</sup>
5
(1-х)Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ x(0,5MnO+0,5MnCO<sub>3</sub>)х=5,0 масс.%
1460
142
1090
1490
0,135
7,5
4,40
5,5·10<sup>11</sup>
6
х=10,0 масс.%
1450
147
1100
1400
0,135
7,4
4,40
5,7·10<sup>11</sup>
7
х=15,0 масс.%
1310
245
1270
1690
0,147
8,1
4,46
5,6·10<sup>12</sup>
8
х=17,5 масс.%
1310
353
1320
1700
0,150
8,4
4,45
6,3·10<sup>12</sup>
9
х=20,0 масс.%
1320
286
1340
1700
0,152
8,6
4,48
6,0·10<sup>12</sup>
10
х=25,0 масс.%
1380
150
1300
1620
0,130
7,9
4,30
5,4·10<sup>11</sup>
11
х=30,0 масс.%
1400
138
1000
1540
0,124
7,8
4,30
5,1·10<sup>11</sup>
Таблица 2. Основные электрофизические и механические характеристики СПКМ на основе ниобата натрия вида (Na,Li)NbO<sub>3</sub>, полученного горячим прессованием с использованием состава засыпки Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>: 70 – 90; FeO или карбонат стронция SrCO<sub>3</sub>: 10 - 30 (прототипа) и заявляемого состава засыпки: Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> - 80÷85, MnO - 7,5÷10,0, MnCO<sub>3</sub> - 7,5÷10,0 (в масс. %).
№№п/п
Состав засыпок
Т<sub>сп.</sub>,K
Механические, диэлектрические и пьезоэлектрические характеристики СПКМ
<i>σ</i>, кг/см<sup>2</sup>
<maths num="50"><img file="00000002.jpg" he="6" wi="7" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="51"><img file="00000003.jpg" he="6" wi="12" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="52"><img file="00000016.jpg" he="7" wi="7" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="53"><img file="00000014.jpg" he="7" wi="7" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>, пКл/Н
V<sub>1</sub><sup>E</sup>, км/с
<maths num="54"><img file="00000001.jpg" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>, Ом∙см
1
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ FeO
1270÷1300
150÷152
1000÷1030
120
0,17÷0,18
30÷35
5,8÷5,9
5∙10<sup>11</sup>
2
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ SrCO<sub>3</sub>
1250÷1310
145÷154
1020÷1050
130
0,17÷0,19
32÷40
5,5÷5,7
4∙10<sup>11</sup>-8∙10<sup>11</sup>
3
(1-х)Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ x(0,5MnO+0,5MnCO<sub>3</sub>)х=(15,0÷20,0) масс.%
1200÷1220
250÷320
1200÷1280
130÷135
0,20÷0,23
35÷45
5,8÷5,9
3∙10<sup>12</sup>