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)

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 Li_aK_bNa_cNb_dTa_mSb_nO₃ + 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 (K_р) - показатель эффективности преобразования электрической энергии в механическую энергию или преобразования механической в электрическую. K_р 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 (d_ij, 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 (Q_m) - отношение реактивного сопротивления к сопротивлению последовательной электрической цепи, эквивалентной пьезокерамическому элементу. Q_m 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 Li_aK_bNa_cNb_dTa_mSb_nO₃ + 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
Kр, %	6	6	6
, пКл/Н	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).

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "таблица 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
, с	5	5	5
Тспек., K	1273	1273	1273
, с	1,5	1,5	1,5

Библиография

[1]	OCT 11 0444-87 Материалы пьезокерамические. Технические условия
[2]	ГСССД МЭ 184-2011 Методика экспериментального определения комплексной диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, температуры Кюри диэлектрических материалов в широком диапазоне температур 10 K - 1000 K, частот 10-3 Гц - 15  106 Гц электрического измерительного поля//Резниченко Л.А., Вербенко И.А., Павленко А.В. Деп. в ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ". 03.05.2011 г., N 876 - 2011 кк
[3]	ГСССД МЭ 183-2011 Методика экспериментального определения пьезоэлектрических и упругих характеристик: пьезомодулей, коэффициентов электромеханической связи, механической добротности, модуля Юнга, скорости звука, пьезоэлектрического коэффициента (пьезочувствительности) различных сегнетопьезоэлектрических материалов в широком диапазоне температур 10 K - 1000 K//Резниченко Л.А., Андрюшин К.П., Павленко А.В., Вербенко И.А. ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ" 03.05.2011, N 875а - 2011 кк
[4]	Фесенко Е.Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М.: Атомиздат. 1972. - 248 с.