[其他]低Qm的钛酸铅压电陶瓷材料

说明书

本发明属于一种钛酸铅改性压电陶瓷材料。

金属探伤、岩体探伤以及医学超声均需要 宽带窄脉冲超声探头，而制做这种探头要求压 电换能材料的机械品质因数越低越好，同时又 要求压电材料的平面机电偶合系数K_p尽量小， 而要求厚度机电偶合系数K_t尽量大。呈现K_t＞＞ K_p的特性。

对于上述要求一般压电陶瓷材料是不能满 足的。例如PZT-5A Q_m＝75 K_p＝0.60 K_t＝0.49，这样的材料不但Q_m值太大了，而 且K_p与K_t又太相近了(见O.E.Mattiat， Ultrasonic Transducer Materials)。

现有的钛酸铅压电陶瓷虽然具有K_t＞＞K_p的宝贵特点，但是它的机械品质因数太大了， 一般都在几百至一千的范围内。文献“Effec- ts of additives on Piezoelectric and related  Properties of PbTiO₃ Ceramics”。中介绍掺 加氧化钆(Gd₂O₃)的钛酸铅陶瓷Q_m＝72 K₃₃＝0.028 K_p＝0.044，而掺加氧化铌(Nb₂O₅) 的钛酸铅陶瓷Q_m＝70 K₃₃＝0.16 K_p＝0.06； 能得到Q_m＝70的钛酸铅陶瓷是可贵的，但是 由于Q_m＝70对超声探伤换能探头来说仍不满 足，并且K₃₃也并非远远大于K_p。因此上述两 种钛酸铅材料不能满足超声探伤的要求〔见 I.Ueda：Effects of additives on Piezoelectric  and related Propert ies of PbTiO₃ Ceramics， Japan.J.appl.Phys.11.450(1972)〕。

偏铌酸铅P₆Nb₂O₆压电陶瓷材料在所有的 材料中Q_m最低，Q_m＝11 K_t＝0.37 K_p＝0.07， 这种材料不但Q_m低，同时K_t＞＞K_p，这样的 材料是可以满足超声探伤探头的要求的；但是 偏铌酸铅材料制造是困难的，很难得到成品， 不能进行批量生产，偏铌酸铅所用的原料氧化 铌Nb₂O₅价钱昂贵，这对实际推广应用是很不 利的。

本发明的目的是提供一种低Q_m的改性钛 酸铅压电陶瓷。它不但具有很低Q_m值，同时 它的K_t＞＞K_p，这种材料很容易制造，制造成 本低投资少，合于批量生产，所以本发明克服 了上述诸材料的缺点，而成为满足制造宽带窄 脉冲探头的优良压电陶瓷材料。

本发明是由钛酸铅、稀土金属氧化物、二 氧化锰所组成。其配方如下：

Pb_(1-X)〔Pb〕_XTiO₃+1.27克分子％稀土 金属氧化物+0.9克分子％二氧化锰。

其中Pb的注脚为克分子数。0.02≤X≤0.17， 稀土金属氧化物可以是氧化镧或氧化钐或氧化 铈。添加物分子式分别是氧化镧——La₂O₃氧 化钐——Sm₂O₃，氧化铈——CeO₂二氧化锰 ——MnO₂。

本发明的最佳实例：