Керамика пьезоэлектрическая

Конденсаторная керамика Вакуумная керамика Пьезоэлектрическая керамика [c.261]

Смешанные способы возбуждения возмущений. В тех случаях, когда требуется получить и сохранить возмущения малой амплитуды, используются электрические и электронные способы возбуждения. В этих способах для приведения в действие преобразователя, превращающего электрическую энергию возбуждающего тока в механическую энергию волны напряжений в теле, используется переменный ток, частота волн при этом лежит между 20 кГц и 50 мГц. С помощью соответствующих контуров можно получать или непрерывный ряд волн, или импульсы, состоящие из коротких серий волн высокой частоты, повторяющихся регулярно с низкой частотой. Для этого используются преобразователи, принцип действия которых основан на магнитострикционном или пьезоэлектрическом эффектах. Материалами для пьезоэлектрических преобразователей кроме кристаллов кварца служат искусственные ферроэлектрические кристаллы (в частности, титанат бария в виде поликристаллической керамики), имеющие по сравнению с естественными кристаллами большую чувствительность и меньшее сопротивление. Однако температура Кюри искусственных кристаллов сравнительно низка (при нагревании выше этой температуры пьезоэлектрические свойства пропадают). Материалами для магнитострикционных преобразователей служат ферромагнитные элементы и сплавы. Максимальные деформации в обоих случаях определяются механическими свойствами материала тела. Для возбуждения слабых импульсов напряжений используют искровой способ, предложенный Кауфманом и Ревером [52]. Преимущество этого способа состоит в том, что искра действует как точечный источник, тогда как пьезоэлектрический преобразователь, благодаря дифракции, дает сложную волновую картину. [c.17]

Технология изготовления стабилизированной керамики сравнительно сложна и требует особой тщательности в исполнении всех операций. Материалы, изготовленные в одинаковых условиях, часто имеют большие отклонения по физико-механическим свойствам. Кроме того, стабилизированная керамика с кальцием имеет пониженные значения пьезоэлектрических и диэлектрических свойств материала. Очевидно, что твердые растворы (Ва, Са) ТЮз лучше использовать для изготовления приемных электроакустических систем. [c.315]

Частичное замещение свинца стронцием при одновременном введении малых добавок пятиокисей тантала или ниобия улучшают пьезоэлектрические свойства керамики. [c.317]

Сегнето- и пьезоэлектрическая керамика [c.193]

Существование электрического момента связано с изменением структуры сегнетоэлектрика в точках фазового перехода. Температура фазового перехода является критической для появления или исчезновения спонтанной поляризации сегнетоэлектрика и носит название температуры Кюри. Диэлектрическая проницаемость в точке Кюри достигает наибольшего значения, а выше этой температуры сегнетоэлектрические свойства исчезают. При снижении температуры ниже точки Кюри сегнетоэлектрические свойства появляются вновь. Однако сегнетокерамика не обладает пьезоэлектрическими свойствами. Они возникают только после того, как керамика будет подвергнута воздействию сильного постоянного электрического поля, в результате чего произвольно направленные диполи ориентируются под влиянием этого поля в одном определенном направлении. Этот процесс, носящий название поляризации, является характерным в производстве пьезокерамики. [c.195]

Пьезоэлектрические свойства керамики, или пьезоэффект, заключаются в том, что при приложении механической нагрузки изменяется поляризация пьезоэлектрика и на его поверхности появляются избыточные заряды, которые могут быть сняты и направлены в цепь. При помещении пьезоэлектрика в электрическое поле в нем возникнут механические напряжения, сопровождаемые изменением размера образца, что также вызывает изменение поляризации пьезоэлектрика. [c.195]

Изделия из керамики ЦТС окончательно обжигают при 1210—1220°С с выдержкой в течение 3—4 ч. Обожженные изделия подвергают механической обработке для придания им строго регламентированных размеров, после чего их металлизируют. Изделия системы ЦТС с нанесенным металлическим покрытием (электродом) поляризуют при 140—ЗООХ (в зависимости от составов) и напряженности поля 5—8 кВ/мм. С повышением температуры поляризации значение диэлектрической постоянной и пьезоэлектрического модуля, как правило, возрастает. Средние значения свойств некоторых распространенных видов пьезокерамики ЦТС следующие [c.204]

Другая группа ФВП, находящих широкое применение в современной информационной технике, — объемные резонаторы на базе пьезоэлектрической керамики (типа ЦТС-22 и др.). Для построения систем самовозбуждения здесь также используют прямой и обратный пьезоэлектрический эффект. Резонаторы этого типа применяют в различных частотных фильтрах и дискриминаторах, в звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуре, в качестве излучателей ультразвука и т. д. [c.444]

Пьезоэлектрическая керамика. Пьезоэлектрические и другие свойства пьезокерамики титаната бария и его производных приведены в табл. 20.14. Зависимость пьезоэлектрического модуля d. и диэлектрической проницаемости 8 от температуры керамики (Ва0,8Са0,08РЬ0,12) TiOg показана на рис. 20.27. [c.339]

Понятие пьезоэлектрик используется как для истинных монокристаллов типа сегнетовой соли, кварца, турмалина, дигидрофосфата аммония (АОР), сульфата лития, где пьезоэлектрический эффект обусловлен асимметрией естественной кристаллической структуры, так и для поляризованной поликристалли-ческой керамики, пьезоэлектрические свойства которой возникают в процессе производства. Бсе пьезоэлектрические материалы обладают, помимо стабильности, определенными характеристиками, которые определяют их пригодность в качестве электроакустических элементов в измерительных преобразователях. К этим характеристикам относятся пьезоэлектрические постоянные, диэлектрическая постоянная, удельное сопротивление и анизотропия кристаллов и керамики. [c.262]

В качестве примера таких веществ можно назвать древесину, пьезоэлектрические керамики и др. Сим-метрийные свойства таких сред описывают с помощью предельных (непрерывных) точечных групп симметрии, которые содержат операции бесконечно малых поворотов, т, е. оси симметрии бесконечного порядка (оо). Таких групп семь < , оотт, оо22, < /т, oo/mmm, оо/оо, oo/oomm. [c.39]

Коэффициент d (пьезомодуль) у одного и того же диэлектрика одинаков как для прямого, так и для обратного пьезоэффекта. В качестве пьезоэлектрических применяются материалы с ярко выраженными пьезосвойствами пьезоэлектрические монокристаллы и пьезокерамика. Обычная сегнетокерамика как изотропная среда не обладает пьазосвойствами. Для придания этих свойств сегнетокерамику поляризуют выдерживают в нагретом состоянии в сг льном постоянном электрическом поле [33, 34]. В итоге векторы спонтанной поляри-зованности доменов внешним полем ориентируются, из изотропного тела керамика превращается в анизотропное, обладающее устойчивой остаточной поляризованно-стью Рй, направление которой определенд поляризующим полем. Это приводит к появлению пьезоэффекта. [c.558]

Пьезокерамические материалы являются поликристалличе-скими твердыми растворами титаната бария, цирконата тита-ната свинца и т. д., которые в исходном состоянии являются изотропными диэлектриками и не обладают пьезоэлектрическими свойствами. Такие текстуры будут обладать пьезоэффек-том в результате предварительной поляризации, которая осуществляется под действием сильного внешнего электрического поля при температуре ниже точки Кюри. Электрическое поле приводит к переориентации доменов в текстуре в направлении вдоль силовых линий поля, а предварительная поляризация появляется при снятии поля и охлаждении материала. Следует отметить, что направление поляризации является для поляризованной керамики осью симметрии бесконечного порядка, а пьезоэлектрические свойства будут наблюдаться в текстурах, принадлежащих группам симметрии оо, оот, оо2. [c.236]

Пьезоэлектрический способ возбуждения колебаний основан на изменении размеров или формы пьезоматериалов под воздействием электрического поля. Его используют для создания установок с частотами нагружения в несколько тысяч герц. Пьезоматериалы — кварц сегнетова соль, Дигидрофосфат аммония, керамика из тнта-ната бария. Поскольку абсолютные смещения граней пьезопреобразователей невелики для возбуждения механических колебаний g усталостных установках их используют так на высоких частотах в резонансных системах в виде отдельных пьезовибраторов, а на более низких (1—20 кГц) применяют пакеты пьезопластин, обрамляе-ные конструктивно в виде вибростолов. [c.156]

В последнее время для изготовления пьезопреобразователей широко использовали пьезопластины из титаната бария — материала, получаемого искусственно, его пьезоэффект в 50 раз больше, чем у кварца. К недостаткам титаната бария следует отнести большие механические и диэлектрические потери, что приводит к его перегреву при работе при температуре 90° С пьезоэлектрические свойства значительно снижаются, а при 120° С (точка Кюри) исчезают. Широко используют и другую керамику — смесь циркония с титанатом свинца (ЦТС), у которой пьезоэффект вдвое выше, чем у титаната бария, и сохраняется до температуры 320° С. Толщину d пьезопластины в УЗ преобразователе для обеспечения резонансного режима и максимальной мощности излучения выбирают такой, чтобы собственная частота /о пластины соответствовала частоте УЗ колебаний = Х/2. [c.23]

Рис. 10.186. Пьезоэлектрический датчик ускорений, работающий при деформациях сдвига. К внутренней поверхности укрепленного в корпусе 2 кольца I из керамики титаната бария приклеена инертная масса 3, сила инерции которой при измерениях нагружает кольцо на срез. Заряд снимается с цилиндрических поверхностей, где он возникает из-за пьезоэффекта в керамике при деформации сдвига. Датчик не чувствителен к [юперечным составляющим колебания.

Спонтанно поляризованные области располагаются в керамике неравномерно по различным кристаллографическим направлениям, так что снаружи электрического момента не возникает. Для обращения электрострикционного эффекта в пьезоэлектрический элементы из керамики титаната бария должны быть поляризованы сильным постоянным электрическим полем. Под воздействием внешнего постоянного электрического поля происходит переориентация элементарных диполей, в результате чего в керамическом элементе появляется результирующая поляризация. Полная поляризация до насыщения зависит от продолжительности процесса и величины приложенного электрического поля. [c.314]

Керамики из глины и глиносодержащих материалов известны очень давно, это кирпич, черепица, фарфор, фаянс. Однако в настоящее время для нужд ряда отраслей промышленности синтезируют еще и множество других керамических материалов со специальными физико-химическими свойствами диэлектрики и полупроводники, огнеупорные, кислотоупорные, пьезоэлектрические, ферромагнитные и др. Некоторые изделия из таких материалов требуют расчетов не только на кратковременную, но и на длительную прочность. Значительную роль в производстве режущего инструмента играют высокопрочные керамики в виде мелких кристаллических зерен, связанных металлической матрицей. Подобные керамики считаются перспективными как конструкционные материалы [90, 104]. Существуют и другие виды керамических материалов, набор которых все время возрастает. Иногда к ним относят также цемент и бетон. [c.38]

Известно, что пьезоэлектрический эффект проявляется в возникновении электрических зарядов на поверхности или в электрической поляризации зарядов внутри диэлектрика под воздействием внешних переменных механических напряжений. Для описываемых ниже зондов использовалась пьезоэлектрическая керамика из цирконата титаната свинца (PbZiTiOa). Свойства пьезокерамики таковы, что соответствующие элементы фиксируют только переменную часть давления. [c.71]

Оппсаны технология п свойства важнейших впдов технической керамнкп. применяемой в строительстве и различных областях народного хозяйства. Изложены современные представления о сущности физико-химических процессов, происходящих при производстве технической керамики. Рассмотрены специфические способы производства изделий из непластических материалов, в том числе основанные иа нспользовании органических пластификаторов. Большое внимание уделено конструкционным керамическим материалам, пьезоэлектрической и магнитной керамике. [c.2]

Расширены составы пьезоэлектрической и ферромагнитной керамики. Разработаны и освоены высокотемпературные нагреватели из оксидов циркония и хромитов редкоземельных элементов. Развиваются химические методы нодготовки активных к спеканию порошков. Для получения высокоплотных изделий применяют взрывное прессование и газопламенное осаждение, для производства нитридов, керметов, пьезокерамики и других материалов — горячее прессование. [c.3]

Титанат бария широко применяется для производства пьезоэлектрической керамики. Он кристаллизуется в решетке типа перовскита. Температура Кюри титаната бария 120°С. В его решетке ионы Ва + и О - образуют плотную октаэдрическую упаковку, ион титана находится в центре октаэдра, образованного шестью ионами кислорода. Выше температуры Кюри титанат бария имеет идеальную кубическую решетку (типа перовски- [c.197]

Введение малого количества модифицирующих добавок существенно улучшает и стабилизирует некоторые свойства пьезокерамики системы ЦТС. В качестве таких модифицирующих добавок применяют оксиды трех-и пятивалентных элементов, таких, как ЬагОз, ТагОз, Ы гОз, ЫЬгОб, СггОз, в количестве 0,5—1%. Керамика в систег ме ЦТС имеет две сегнетоэлектрические фазы — тетрагональную и ромбоэдрическую. Между этими фазами существует морфотропная граница, положение которой зависит от концентрации компонентов. Вблизи фазовой границы наблюдается резкое изменение диэлектрических и пьезоэлектрических параметров. [c.203]

В качестве магнитострикционных материалов обычно применяют никель, пермаллой (сплав никеля с железом), пермендюр (сплав кобальта с л<елезом), вибратит (никельцинковый с[)еррит) и др. В качестве пьезоэлектрических материалов применяют естественно поляризованные монокристаллы кварца, турмалина, сегнетовой соли и другие, а такл<е искусственно поляризованные керамику титаыата бария, титаната бария—свинца, цирконата-титаната свинца и др. [c.231]

Возможно изменение рельефа поверхности пластинки пьезоэлектрического материала, находящейся между электродами, к которым Прикладывается электрическое напряжение. К таким материалам, в частности, относятся элсктрооптическне кристал.тл, обладающие эффектом Поккельса, и электрооптцческая керамика. В последнем случае управляющие напряжения, обеспечивающие необходимое изменение (в доли толщины пластинки (порядка 100 мкм), намного ниже и составляют сотни вольт. [c.31]

Для керамики с памятью двулучепреломление достигает 1,2х Х10 (в состоянии памяти сохраняется 1,15-10- ). Следует, однако, учесть, что деформация такой керамики в области пространственной модуляции света, в том числе путем ее частичной перепо-ляризации, затруднена вследствие опосредованного (деформационного) характера ее поляризации электрическим полем. Поэтому при повторяющихся включениях и выключениях электрического поля, особенно при больших значениях последнего (более 5 кВ/см), накапливается остаточная деформация, в результате которой снижается оптический контраст модуляции света — имеет место явление необратимой поляризации элемента или образца вне области приложения электрического поля. Оно носит в керамике с памятью общий характер, так как деформационные напряжения в этом пьезоэлектрическом материале имеют место при любом способе приложения к нему электрического напряжения. Явление приводит к появлению неустранимых шумов на границах и вне области приложения электрического поля, что ведет к ухудшению оптических характеристик ПВМС, в том числе и со смещением (деформацией) керамики. [c.71]

В качестве пьезоэлектрических преобразователей наиболее часто используются пластинки из ЦТС-керамики (полоса возбуждаемых частот до 30 МГц), пиобата лития (10 800 МГи) и тонкие пленки сульфида кадмия, цинка или окиси цинка (полоса 0,5. .. .. 3,5 ГГц), хорошо работающие в области частот полуволнового резонанса. Со светозвукопроводом они соединяются с помощью дополнительных элементов акустической и электрической связи, в качестве которых служат слои золота, серебра, меди, индия или других металлов и сплавов с подслоями из хрома или титана Именно эти элементы являются основным источником диссипатив ных потерь мощности из-за поглощения звука, омических и ди электрических потерь (до 2. .. 30 дБ в диапазоне частот 0,1. .. .. 3,0 ГГц). Это накладывает серьезные требования на технологию их изготовления. [c.116]

Пьезоэлектрические материалы получают различными способами. Монокристаллы выращиваются различными методами из растворов и расплавов. Керамику получают высокотемпературным синтезом из смеси оксидов или предварительно синтезированной шихты заданной стехиометрии [12]. После синтеза сегнетоэлект-рическая керамика не обладает пьезоэффектом, так как ее доменная структура разупорядочена. Поэтому керамику поляризуют, нагревая в сильном электрическом поле. Поскольку коэрцитивное поле сегнетоэлектриков понижается с ростом температуры (см. 4.2), домены в нагретом состоянии ориентируются и после охлаждения пьезокерамики образуют текстуру, сохраняющуюся в течение многих лет. [c.133]

Кристаллы кварца, дигидрофосфата аммония и сегпетовой соли, применявшиеся на ранних этапах развития ультразвуковой-гидроакустической техники, в настоящее время практически полностью вытеснены пьезокерамикой, имеющей более высокую пьезоэлектрическую эффективность, стабильность характеристик и возможность промышленного изготовления из нее пьезоэлементов сложной конструкции и больших размеров. Для мощных излучателей, в которых можно опасаться разогрева, применяют керамику с большой механической добротностью и малыми диэлектрическими потерями ЦТС-23, ТБК-3, PZT-8. Интенсивность излучения может достигать нескольких ватт на квадратный сантиметр при КПД порядка 50—90% [54, 55]. [c.143]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...