Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

функциональные параметры достигаются уже при этой температуре, а для ЦТССт-2 — при 1100 0 С, то для ЦТННС лишь при 1200 0 С. Таким образом, низкотемпературное спекание мелкозернистой керамики с точкой Кюри, примерно равной 120 0 С, принципиально возможно, но сопровождается заметной деградацией ее свойств. Такая керамика может быть пригодна для низкотемпературных применений, т. е. для работы на большем удалении от точки Кюри. Рассмотрим возможность снижения температуры спекания сегнетожесткого пьезокерамического материала PbZr0,44Ti0,44(Mn1/3Nb2/3)0,06(Zn1/3Nb2/3)0,06O3 [9]. Материал отличается высокими значениями коэффициента электромеханической связи кр = 0,63 и механической добротности Qm = 2410, имеет точку Кюри, равную 325 0 С, и относится к типу I. Для его получения мы использовали как синтез из простых оксидов (карбонатов), так и синтез с применением предварительно приготовленного Zn 0 , 02 Mn 0 , 02 Nb 0 , 08 Ti 0 , 44 Zr 0 , 44 O 2 , содержащего все элементы, предполагаемые к вхождению в позицию B перовскитовой ячейки. При указанном в работе [9] режиме синтеза через простые оксиды (850 0 С, 2 ч) нам не удалось получить однофазный твердый раствор, состав которого соответствует МФГ. В связи с этим после 48 ч промежуточного помола в барабанной мельнице был проведен повторный синтез при 900 0С (2 ч). После него фазовый состав твердого раствора соответствует МФГ при равном соотношении тетрагональной и ромбоэдрической фаз (образец VII). Для уменьшения размера агломератов D 3 с 2,9 до 1,5 мкм после синтеза часть порошка 2 ч обрабатывалась в планетарной мельнице (образец VIII). Составляющие композицию Zn 0 , 02 Mn 0 , 02 Nb 0 , 08 Ti 0 , 44 Zr 0 , 44 O 2 оксиды 5 ч обрабатывались в планетарной мельнице и обжигались при 1200 0С (4 ч). После добавления PbO и смешения порошок подвергался 2 ч помолу в планетарной мельнице. После синтеза при 700 0С (2 ч) фазовый состав соответствовал МФГ (образец IX). Для уменьшения агломератов с 2,0 до 1,6 мкм часть порошка перед спеканием 2 ч обрабатывалась в планетарной мельнице (образец X). Зависимости среднего размера зерна керамики Dg и пьезомодуля d 31 от температуры спекания приведены на рис. 6 . Рис. 6 . Зависимость среднего размера зерна (а) и d 31 (б) от температуры спекания сегнетожесткой керамики Наиболее грубый порошок VII позволяет получать плотную керамику начиная с 1100 0 С. В остальных случаях это возможно уже при 1000 0 С. В отличие от сегнетомягкой керамики, у которой увеличение температуры спекания сопровождается плавным ростом зерна, для исследованного материала характерно отсутствие его заметных изменений в широком диапазоне температур. Косвенно это может свидетельствовать о происходящих в процессе спекания химических превращениях, в частности, связанных с изменением валентного состояния ионов марганца. Керамика, полученная с использованием В-прекурсора, обладает заметно меньшим зерном, что указывает на возможность вхождения некоторых катионов в позицию A перовскитовой ячейки помимо основной позиции B . В соответствии с более крупным размером зерна керамика, полученная по оксидной схеме, имеет большую диэлектрическую проницаемость и абсолютную величину пьезоэлектрического модуля d31. Для каждой схемы синтеза высокодисперсный порошок обеспечивает большие значения функциональных параметров, что также указывает на реакционный характер спекания керамики. Таким образом, применение высокоэнергетического помола исходной шихты в планетарной мельнице и изменение схемы синтеза за счет использования прекурсоров позволяют снизить температуру спекания практически любого пьезокерамического материала ЦТС вплоть до 1000 0 С, что соответствует размеру зерна, примерно равному 1 мкм. При этом отсутствует необходимость замены сырьевой базы, типичной для традиционного керамического производства. Мелкозернистые керамики ЦТС, приготовленные в диапазоне температур от 1000 до 1100 0 С, обладают необходимым для практического использования набором функциональных параметров. Единственным исключением являются более мягкие по сравнению с типом VI [3] материалы с точкой Кюри Tc ~ 120 0 C, приближенной к интервалу рабочих температур. Мелкозернистые керамики этого типа могут быть рекомендованы для низкотемпературного применения. Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания Минобрнауки РФ (проект № 3.5710.2017/8.9). 611