Роль фазовых превращений и наноструктур при получении керамики на основе магнониобата свинца с экстравысокими пьезоэлектрическими параметрами

Abstract

Получена пьезоэлектрическая керамика состава PMN—PT из морфотропной области диаграммы фазовых состояний вблизи состава 70/30 по традиционной керамической технологии при абсолютном отсутствии пирохлорной фазы с величиной пьезоэлектрического модуля d₃₃ = 1650 pC/N. При получении были учтены особенности фазового перехода «пирохлор—перовскит» в данной системе. Другим фактором, обеспечившим высокие свойства, является двухуровневая композитная внутрикристаллитная структура керамики масштабов 20—30 нм и 4—10 нм, которая создаётся в процессе фазовых превращений и которой можно управлять за счёт внешних воздействий. Приводятся результаты изучения зависимости свойств керамики из морфотропной области от соотношения компонентов твёрдого раствора.

Одержано п’єзоелектричну кераміку складу PMN—PT з морфотропної области діяграми фазових станів поблизу складу 70/30 за традиційною керамічною технологією при абсолютній відсутності пірохльорної фази із значенням п’єзоелектричного модуля d₃₃ = 1650 pC/N. При одержанні було враховано особливості фазового перетворення «пірохльор—перовськіт» в цій системі. Іншим фактором, що забезпечує високий рівень властивостей, є дворівнева композитна внутрішньокристалітна структура кераміки масштабів 20—30 нм та 4—10 нм, яка створюється в процесі фазових перетворень і якою можна керувати за рахунок зовнішніх впливів на матеріял. Наведено результати дослідження залежностей властивостей кераміки з морфотропної области фазової діяграми від співвідношення компонентів твердого розчину.

Piezoceramics of the lead—magnesium niobate—lead titanate (PMN—PT) solid solution with the composition of about 70/30 (from the morphotropic region of the phase diagram) without pyrochlore phase and with the piezoelectric modulus d₃₃ = 1650 pC/N is obtained by traditional ceramic technology. Peculiarities of the phase transition ‘pyrochlore—perovskite’ in this system are taken into account, when the synthesis of solid solution is performed. Twolevel composite intracrystalline structure of ceramics with scales of 20—30 nm and 4—10 nm provides high piezoelectric parameters of ceramic elements. This two-level structure is created during phase transformations and can be controlled by external actions. The results of the investigation of the dependence of ceramic properties on the ratio of solid-solution components (for the morphotropic region) are presented.