State system for ensuring the uniformity of measurements. National standard. Standard reference data. Segnetoelectric ceramic materials based on niobates of sodium and potassium. Dielectric and piezoelectric characteristics at temperatures from 0 °C to 100 °C
ОКС 17.020
Дата введения - 1 марта 2018 г.
Введен впервые
Предисловие
1 Разработан Главным научным метрологическим центром "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов" (ГНМЦ "ССД"), Научно-исследовательским институтом физики Южного Федерального университета (НИИ физики ЮФУ)
2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов"
3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 декабря 2017 г. N 2074-ст
4 Введен впервые
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на стандартные справочные данные (ССД) о диэлектрических и пьезоэлектрических характеристиках сегнетопьезоэлектрических керамических материалов на основе ниобатов натрия и калия при температурах от 0 °С до 100 °С, которые могут быть использованы в ультразвуковых преобразователях, работающих в режиме приема в широком диапазоне температур.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:
ГОСТ Р 54500.3/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Общие положения
3.1 Основой для составления таблиц явились данные, приведенные в таблицах А.1, А.2 приложения А.
Табличные данные рассчитаны согласно [1] с применением методик [2] и [3], отображают значения характеристик пьезокерамических материалов состава LiaKbNacNbdTamSbnO3 + z[Bi2O3 - Fe2O3] при температуре 25 °С, приведенных в 3.1.1-3.1.7.
3.1.1 Относительная диэлектрическая проницаемость /
- отношение индуцированного в электрическом поле заряда на обкладках конденсатора, заполненного диэлектриком, к заряду, индуцированному в том же поле на обкладках того же конденсатора с вакуумным промежутком.
/
рассчитывают по формуле
,
(1)
где - емкость образца, Ф;
d - диаметр образца, м;
t - толщина образца, м.
3.1.2 Относительная диэлектрическая проницаемость, /
, поляризованного образца в форме диска в направлении, параллельном его оси поляризации, в условиях постоянного давления.
3.1.3 Тангенс угла диэлектрических потерь (tg ) - тангенс угла между векторами плотностей переменного тока проводимости и тока смещения диэлектрика на комплексной плоскости.
3.1.4 Коэффициент электромеханической связи планарной моды колебаний (Kр) - показатель эффективности преобразования электрической энергии в механическую энергию или преобразования механической в электрическую. Kр рассчитывают по формуле
,
(2)
где - наименьший положительный корень частотного уравнения Бесселя, выбирающийся в соответствии с таблицей 9 [1];
- пленарный коэффициент Пуассона (см. [1]);
,
- частоты резонанса и антирезонанса для первой гармоники, Гц.
3.1.5 Пьезоэлектрический модуль (dij, пКл/Н) - наведенная поляризация в направлении i на единицу механического давления, приложенного в направлении j, или величина деформации в направлении i на единицу напряженности электрического поля, приложенного в направлении j; направление 3 - параллельно оси поляризации, 1 - перпендикулярно оси поляризации. рассчитывают по формуле
,
(3)
где r - радиус образца, м;
- измеренная плотность образца, определяемая методом гидростатического взвешивания в октане, г/м3.
3.1.6 Механическая добротность планарной моды колебаний (Qm) - отношение реактивного сопротивления к сопротивлению последовательной электрической цепи, эквивалентной пьезокерамическому элементу. Qm рассчитывают по формуле
,
(4)
где R - сопротивление образца, измеренное на частоте резонанса первой гармоники, Ом.
3.1.7 Коэффициент температурной стабильности:
,
.
(5)
3.2 Стандартные справочные данные о диэлектрических и пьезоэлектрических характеристиках сегнетопьезокерамических материалов приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Стандартные справочные данные о диэлектрических и пьезоэлектрических характеристиках сегнетопьезокерамических материалов состава LiaKbNacNbdTamSbnO3 + zNiO + z/2B2O3] при температурах от 0 °С до 100 °С
Параметр |
Значение показателя для пьезоэлектрического материала |
||
NKLTSB-1 |
NKLTSB-2 |
NKLTSB-3 |
|
Na2O, масс % |
8,6664 |
8,6037 |
8,5420 |
K2O, масс % |
11,2208 |
11,1396 |
11,0597 |
Nb2O5, масс % |
61,9453 |
61,4975 |
61,0561 |
Li2O, масс % |
0,3224 |
0,3201 |
0,3178 |
Та2O5, масс % |
11,4423 |
11,3596 |
11,2781 |
Sb2O5, масс % |
3,4902 |
3,4650 |
3,4401 |
NiO, масс % |
1,9417 |
2,4096 |
2,8708 |
В2O3, масс % |
0,9709 |
1,2048 |
1,4354 |
|
1190 |
1194 |
1200 |
|
3 |
2 |
3 |
Kp |
0,30 |
0,30 |
0,31 |
|
6 |
6 |
6 |
|
60 |
60 |
60 |
|
6 |
6 |
6 |
QM |
Менее 100 |
Менее 100 |
Менее 100 |
tg |
0,037 |
0,035 |
0,036 |
3.3 В НИИ физики ЮФУ были проведены обширные исследования свойств керамик на основе ниобата натрия, калия и лития в соответствии с [1] с использованием аттестованных методик [2] и [3]. Для разработки ССД были отобраны результаты исследований характеристик пяти керамических образцов каждого из исследуемых составов, полученных с использованием одинаковых регламентов синтеза и спекания (температура Т, время ) (таблица А.2).
Таблица 2 - Концентрации компонентов, регламенты синтеза и спекания исследуемых керамик
Параметр |
Значение показателя для пьезоэлектрического материала |
||
NKLT-1 |
NKLT-2 |
NKLT-3 |
|
Na2O, масс % |
8,66 |
8,60 |
8,54 |
K2O, масс % |
11,22 |
11,13 |
11,05 |
Nb2O5, масс % |
61,94 |
61,49 |
61,05 |
Li2O, масс % |
0,32 |
0,32 |
0,31 |
Та2O5, масс % |
11,44 |
11,35 |
11,27 |
Sb2O5, масс % |
3,49 |
3,46 |
3,44 |
NiO, масс % |
1,94 |
2,40 |
2,87 |
В2O3, масс % |
0,97 |
1,20 |
1,43 |
Тсинт., K |
1223 |
1223 |
1223 |
|
5 |
5 |
5 |
Тспек., K |
1273 |
1273 |
1273 |
|
1,5 |
1,5 |
1,5 |
Библиография
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 8.937-2017 "Государственная система обеспечения единства измерений. Национальный стандарт. Стандартные справочные данные. Сегнетопьезоэлектрические керамические материалы на основе ниобатов натрия и калия. Диэлектрические и пьезоэлектрические характеристики при температурах от 0 °С до 100 °С" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 декабря 2017 г. N 2074-ст)
Текст ГОСТа приводится по официальному изданию Стандартинформ, Москва, 2018 г.
Дата введения - 1 марта 2018 г.