CC BY
1
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2024. No 4
Научная статья УДК 546.05: 666.655
http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2024-4-107-113
Низкотемпературная технология ультрадисперсных порошков системы PbTiO3-CaTiO3-Bi(Nh/2Zn/2)O3 и электрофизические свойства керамических пьезоматериалов, изготовленных на их основе
А.А. Нестеров1, М.И. Толстунов1'2, А.В. Лебедева1
1 Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону, Россия, Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук,
г. Ростов-на-Дону, Россия
Аннотация. Разработаны технологии керамических пьезоматериалов на основе титаната свинца. Произведено легирование PbTiO3 фазами СаТЮэ и Bi(Ni1/2Zr1/2)O3 при использовании низкотемпературного синтеза. Данный метод позволил сблизить объёмы элементарных ячеек пара- и сегнетофаз формирующегося твёрдого раствора: Pb1-x-rCaxBi>,Ti1->,(Ni1/2Zr1/2)rO3, а также снизить степень разрушения образцов керамических пьезоматериалов на его основе. Показано, что пьезокерамика на основе сегнетофаз является перспективной для создания отдельных типов высокотемпературных пьезоэлементов и пьезоэлектрических преобразователей.
Ключевые слова: титанат свинца, твёрдые растворы, керамические пьезоматериалы, электрофизические параметры, температура Кюри
Финансирование: статья подготовлена в рамках гос. задания Министерства науки и высшего образования РФ, проект № FENW-2022-0033, а в части измерения ЭФП в рамках ГЗ ЮНЦ РАН № 124022100017-6.
Для цитирования: Нестеров А.А., Толстунов М.И., Лебедева А.В. Низкотемпературная технология ультрадисперсных порошков системы PbTiO3-CaTiO3-Bi(Nii/2Zri/2)O3 и электрофизические свойства керамических пьезоматериалов, изготовленных на их основе // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2024. № 4. С. 107-113. http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2024-4-107-113.
Original article
Low-temperature technology of ultrafine powders of the PbTiO3-CaTiO3-Bi(Nii/2Zri/2)O3 system and electrophysical properties of ceramic piezomaterials
made on their basis
A.A. Nesterov1, M.I. Tolstunov1'2, A.V. Lebedeva1
1Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia, 2Federal Research Centre the Southern Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences,
Rostov-on-Don, Russia
Abstract. Technologies of ceramic piezomaterials based on lead titanate have been developed. PbTiO3 was doped with CaTiO3 and Bi(Niy2Zry2)O3 phases using low-temperature synthesis. This method made it possible to bring together the volumes of the elementary cells of the vapor and ferrophases of the forming solid solution: Pbb*. rCaxBiyTi1-y(Ni1/2Zr1/2)yO3 and, as a result, reduce the degree of destruction of ceramic piezomaterials samples based on it. It is shown that piezoceramics based on ferrophases is promising for the creation of certain types of high-temperature piezoelectric elements and piezoelectric transducers.
Keywords: lead titanate, solid solutions, ceramic piezomaterials, electrophysical parameters, Curie temperature
Financial Support: the article was prepared within the framework of the state. assignments of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, project No. FENW-2022-0033, and in terms of measuring EFP within the framework of the State Budget of the Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences No.124022100017-6
© Нестеров А.А., Толстунов М.И., Лебедева А.В., 2024
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2024. No 4
For citation: Nesterov A.A., Tolstunov M.I., Lebedeva A.V. Low-temperature technology of ultrafine powders of the PbTiÜ3 - CaTiÜ3 - Bi(Nii/2Zri/2)Ü3 system and electrophysical properties of ceramic piezomaterials made on their basis. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Techn. nauki=Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Technical Sciences. 2024;(4):107-113. (In Russ.). http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2024-4-107-113.
Введение
Одной их задач современного производства является мониторинг и диагностика технологического оборудования, функционирующего при повышенных температурах и давлениях (без его вывода из эксплуатации). Одним из способов решения этой задачи является эмиссионный контроль, фиксирующий образование и развитие трещин в материалах, из которых изготовлен объект [1]. Основой датчиков эмиссионного контроля служат пьезоматериалы различных типов [2-6], совокупность характеристик которых определяется видом материала контролируемого объекта и условиями его эксплуатации, в частности, температурой его поверхности. Это связано с тем, что материалы формируются на основе сегнетофаз, каждая из которых существует только в определённом интервале температур и давлений, за пределами которых они трансформируются в парафазы. В связи с тем, что целый ряд задач эмиссионного контроля связан с объектами, поверхность которых имеет повышенную температуру, в состав датчиков входят пьезоматериалы, изготовленные из се-гнетоэлектрической фазы (СЭ), переход которых в парафазы (температура Кюри) должен быть на 150 - 200 оС выше, чем температура контролируемого объекта. Трубопроводы химических производств в процессе эксплуатации могут нагреваться до 150 - 200 оС, поэтому датчики эмиссионного контроля должны быть изготовлены на основе СЭ с температурой Кюри Тк > 350 оС, например, состава РЬ^20б, РЬТЮз, Вп-^РЬхВа^Реьх-Дь+уОз, РЫ-хВъТп-хРехОз и т.д. [7].
Хотя любая из этих фаз удовлетворяет начальным требованиям, необходимым для создания высокотемпературных керамических пьезоматериалов (КПМ), их использование ограничено:
- КПМ на основе РЬ№20б могут быть изготовлены только методом закалки от Т ~ 1200 оС [8], что при их нагревании способствует переходу СЭ в парафазу;
- у КПМ, формируемых из порошков фаз твёрдых растворов В1Бе0з, с ростом температуры резко возрастает проводимость [9, 10];
- КПМ на основе РЬТЮз, спечённые при температуре > 1100 оС, при охлаждении ниже 490 оС разрушаются, так как объём элементарной ячейки кубической (параэлектрической) фазы РЬТЮз, стабильной выше 490 оС, более чем на 20 % превосходит объём элементарной ячейки тетрагональной низкотемпературной модификаций РЬТЮз [4-6].
Для предотвращения этого негативного явления объёмы элементарных ячеек пара- и се-гнетофаз необходимо сблизить, что достигается за счёт формирования на основе РЬТЮз фаз твёрдых растворов [11, 12]. По мере роста мольной доли легирующей добавки в системе Тк КПМ снижается [11—1з], а при её небольшой мольной доле (для сохранения высокого значения Тк) уменьшается время непрерывной эксплуатации пьезоэлементов (ПЭ), изготовленных из низколегированной керамики. Это связано с формированием в КПМ микротрещин, развитию которых способствуют как изменения температуры системы, так и воздействие на ПЭ механических и электрических полей [14]. С практической точки зрения актуальным остаётся выявление составов твёрдых растворов на основе РЬТЮз, на базе которых могут быть изготовлены КПМ, имеющие Тк > 350 оС и обладающие достаточной механической прочностью для их эксплуатации.
Цель работы - создание технологии КПМ с температурой Кюри > з50 оС, продольным пье-зомодулем dзз > 150 пК/Н (при с.у.) и объёмным пьезомодулем dv, не менее 70 пК/Н (при с.у.), на основе которых могут быть изготовлены пьезоэлектрические преобразователи с рабочей температурой до 220 0С.
Для достижения цели разработаны:
- метод синтеза ультрадисперсных порошков (УДП) фаз твёрдых растворов системы РЬТЮз-СаТЮз-В1(№ш2п/2)0з;
- метод ступенчатого спекания прессзаго-товок, формируемых из УДП целевых фаз, позволяющий изготавливать КПМ с диаметром зёрен 1 - 4 мкм, имеющие плотность не ниже 93 % от теоретической;
- оптимальные параметры поляризации образцов КПМ.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2024. No 4
Выбор фаз системы РЬТЮз-СаТЮз-В^ЧЬ^г^Оз для создания КПМ с высокими значениями температур Кюри объясняется тем, что замещение ионов РЬ2+ в РЬТЮз на ионы Са2+ (до 10 мол. %) практически не изменяет параметры элементарной ячейки базовой СЭ [4-6], а в системе РЬТЮз-В^М^г^Оз рост мольной доли В^^г^Оз (до 10 мол. %) снижает отношение параметров тетрагональной элементарной ячейки СЭ (с/а) менее, чем на 1 % [15]. Это позволило предположить, что дальнейшее увеличение мольных долей фаз СаТЮз и В1(№ш2г1/2)Оз в СЭ РЫ-х-уСахВ^ТЬ-уОЧЬ^гш^Оз поможет выявить составы, которые обеспечат сочетание значений ЭФП КПМ и их эксплуатационных характеристик, отвечающих целям данной работы.
Экспериментальная часть
Технология низкотемпературного синтеза (НТС) УДП фаз твёрдых растворов состава РЬ1-х-уСахВ1уТ11_у(Ч11/22г1/2)уОз, (х < 0,15, у < 25) базируется на приёмах низкотемпературного метода синтеза фаз со структурой типа перов-скита [4, 16]. В качестве прекурсоров НТС использовались СаСОз и РЬСОз (II) «ч.д.а.»; В12Оз «о.с.ч»; оксид никеля (II) «хч»; основной карбонат циркония 2гОСОз«И2О, «ч»; 15 %-й раствор оксисульфата титана (IV) в разбавленной серной кислоте; кислота азотная, «х.ч»; кислота уксусная (ледяная), «х.ч»; аммиак водный, марки «х.ч»; 30 %-й водный раствор Н2О2.
Использование НТС при формировании УДП базовых фаз обусловлено сложностью их элементного состава: вероятность образования однофазных продуктов в таких системах синтеза повышается по мере роста равномерности распределения катионов (входящих в состав синтезируемых фаз) по объёму системы (в первичной смеси прекурсоров), что невозможно в рамках метода твёрдофазных реакций.
Начальные этапы НТС предусматривают изготовление растворов прекурсоров. Для этого СаСОз и РЬСОз растворили в 20 %-й уксусной кислоте, а В12Оз, №О, 2гОСОз«И2О - в 30 %-ом растворе азотной кислоты. Раствор пероксонит-ратных комплексных соединений Т (IV) изготовили в два этапа: 15 %-й раствор оксисульфата титана (IV) в разбавленной серной кислоте нейтрализовали раствором аммиака при принудительном охлаждении (Т <10 оС) до рН ~ 6; образовавшуюся активную форму гидроксида титана (IV) промыли до отрицательной реакции
на сульфат-ион и растворили в смеси водных растворов азотной кислоты и пероксида водорода. Молярная концентрация растворов прекурсоров определялась аналитическими методами.
На следующем этапе растворы, содержащие рассчитанное число молей соединений Ti(IV), Ni(II) и Zr(IV) поместили в реактор Ready™. Полученный раствор (при принудительном охлаждении до 5 оС и постоянном перемешивании) нейтрализовали раствором аммиака (до рН « 7,5). В образовавшуюся суспензию сополимеров гидроксидов Ti(IV), Ni(II) и Zr(IV) в течение 60 минут, при перемешивании, ввели смесь рассчитанных объёмов растворов соединений свинца, кальция и висмута. По окончании этого этапа суспензию вновь нейтрализовали (до рН « 7), перенесли в стакан и оставили при комнатной температуре на 8 - 10 часов для завершения процессов сополимеризации. Затем полученную массу поместили в фарфоровую чашку и высушили в сушильном шкафу, повышая температуру продукта синтеза от комнатной до 110 оС в течение 3 часов. Из образовавшегося рентгеноаморфного продукта изготовили прессзаготовки, которые прокалили при 400 - 420 оС в течение 60 минут.
Фазовый состав продуктов синтеза и керамики, а также параметры элементарных ячеек фаз твёрдых растворов определили методами рентгенофазового анализа (дифрактометр ARL XYra, Cu-Kai излучение). Параметры элементарных ячеек индивидуальных фаз рассчитали (с точностью ± 0,005 А) по отражениям (220) и (202) и уточнили по отражениям (400) и (004). Форму и объёмы частиц порошков и зёрен керамики наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-6390LA. Значения температуры Кюри, относительной диэлектрической проницаемости 8гзз/во и пьезомодуля d3i образцов КПМ определили согласно ОСТ 11 0444-87, динамическими методами при комнатной температуре на установке «ЦЕНЗУРКА-М» производства НКТБ «Пьезопри-бор». Значения же продольного пьезомодуля d33 определили квазистатическим методом с помощью установки «d33-meter» (APCInternational, Ltd, США), а значения объёмного пьезомодуля - по формуле dv = d33 + 2d3i.
Образцы керамики изготовлены из УДП базовых СЭ (метод одноосного прессования, Р = 800 - 880 кГ/см2) в виде дисков диаметром 12,4 мм. Прессзаготовки высушены при 120 оС,
ISSN 1560-3644 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2024. № 4
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2024. No 4
помещены в корундовые тигли (подсыпка: обожжённый порошок РЬ2г0з с добавкой до з % по массе РЬ0) и обожжены в два этапа:
1) нагрев со средней скоростью ~ 22 оС/мин, до температуры 700 оС и обжиг при этой температуре в течение 30 мин;
2) подъём температуры системы со скоростью 270 оС/ч до 1150 оС и обжиг образцов при этой температуре в течение 3 часов.
Первый этап обжига необходим для формирования многочисленных кристаллических зародышей, а второй - для уплотнения образцов, плотность которых определена методом гидростатического взвешивания (октан) согласно ГОСТ 2409-2014 и составила 92 - 95 % от теоретически возможной.
Пьезоэлементы для изучения их ЭФП в форме дисков ^ = 10 мм, h = 0,5 мм) изготовлены из образцов спечённой керамики, на плоскости которой нанесены серебряные электроды (метод вжигания «серебряной» пасты). Толщина дисков регламентирована величиной коэрцитивных полей: эффективная поляризация (в поли-силоксановой жидкости ПЭС-5) достигается (в зависимости от состава) в постоянном электрическом поле напряжённостью от 5 до 7 кВ/мм при 90 - 120 °С и времени поляризации до 1 часа.
Обсуждение результатов
Результаты исследования микроструктуры спечённых образцов (рис. 1), формирующихся на основе УДП состава: РЬ1-х-уСахВ1уТ11-у(М1/22г1/2)у0з (х < 0,15, у < 0,25) показали, что использование УДП СЭ, изготовленных в рамках НТС базовых СЭ и ступенчатого спекания сформованных из них прессзаготовок позволяет изготовить керамику, которая имеет большую протяжённостью межзёренных границ.
а б
Рис. 1. Микроструктуры сколов керамики, изготовленной на основе фаз состава Pbi-i-^CaiBiyTii-^(Nii/2Zri/2)yO3, одной партии (х = 0,10 и у = 0,15): а - до поляризации; б - после поляризации (6 кВ/мм 100 °С) Fig. 1. Microstructures of ceramic chips made on the basis of phases of the composition Pbi-x-yCarBiyTii-y(Nii/2Zn/2)yO3, one batch (x = 0,10 and y = 0,15): a - before polarization; б - after polarization (6 kV/mm 100 °C)
За счёт роста значений коэрцитивных полей КПМ повышается термическая стабильность их доменной структуры, по сравнению с подобными КПМ, изготавливаемых в рамках традиционной технологии [12, 17].
При с.у. все фазы состава Pb\-x-yCaxBiyTi\-y (Ni1/2Zr1/2)yO3 (х < 0,15, у < 0,25) имеют структуру типа перовскита с тетрагональным искажением элементарной ячейки (табл. 1). УДП СЭ состава Pbl-х-уCaхBiуTil-у(Nil/2Zrl/2)у Оз (х < 0,15, у < 0,25) можно разделить на несколько групп:
1) УДП СЭ, у которых отношение с/а > 1,048 (табл. 1). КПМ на их основе формируются при 1150 оС, но разрушаются либо в процессе их охлаждения, либо через несколько часов после извлечения образцов из печи;
2) КПМ, которые сохраняются в течение 12 часов и разрушаются в процессе поляризации;
3) УДП (с/а = 1,024 - 1,033), на основе которых (при тех же условиях спекания) формируются образцы КПМ, которые не разрушаются ни при их охлаждении от температуры спекания, ни в процессе их поляризации.
Таблица 1 Table 1
Параметры элементарных ячеек фаз системы
PbTiO3-CaTiO3-Bi(Nii/2Zri/2)O3, состава: Pbi-*-jCa*BijTii-j(Nii/2Zri/2)j>O3 (х < 0,15, у < 0,25) Parameters of elementary cells of phases of the PbTiO3-CaTiO3-Bi(Nii/2Zri/2)O3 system, composition: Pbi-x-yCaxBiyTii-y(Nii/2Zri/2)y O3 (х < 0,15, у < 0,25)
х у а, Â с, Â с/а х у а, Â с, Â с/а
0 0 3,902 4,138 1,060 0,10 0 3,903 4,121 1,056
0 0,05 3,910 4,130 1,056 0,10 0,05 3,909 4,114 1,052
0 0,10 3,916 4,121 1,052 0,10 0,10 3,917 4,106 1,048
0 0,15 3.929 4,116 1,048 0,10 0,15 3,929 4,087 1,040
0 0,20 3,942 4.109 1,042 0.10 0,20 3,935 4,054 1,030
0 0,25 3,950 4,104 1,039 0,10 0,25 3,940 4,037 1,025
0,05 0 3,898 4,129 1,059 0,15 0 3,908 4,094 1,048
0,05 0,05 3,904 4,122 1,057 0,15 0,05 3,917 4,083 1,042
0,05 0,10 3,923 4,117 1,052 0,15 0,10 3,931 4,076 1,037
0,05 0,15 3,937 4,109 1,044 0,15 0,15 3,939 4,065 1,031
0,05 0,20 3,950 4,102 1,038 0,15 0,20 3,958 4,053 1,024
0,05 0,25 3,963 4,095 1,033 0,15 0,25 3,972 4,036 1,016
Примечание: курсивом выделены составы, КПМ на основе которых, имеют значения dv > 70 пК/Н и Тк > з50 оС; подчёркнуты составы КПМ на основе которых имеют значения dзз > 150 пК/Н и Тк > з50 оС.
При использовании второй группы УДП (с/а =1,037 - 1,044) их частичное разрушение наблюдается в процессе поляризации и протекает по объёму наиболее крупных зёрен (см. рис. 1, б).
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2024. No 4
КПМ второй группы характеризуются высокими значениями объёмных пьезопараметров (табл. 2), что связано с увеличением упругой податливости этих образцов за счёт образования в их объёме (в процессе охлаждения и поляризации) трещин. Такие КПМ, образующиеся в процессе поляризации, можно отнести к пьезоком-позитам типа 3-0, в рамках теории которых можно прогнозировать их свойства [18].
Таблица 2 Table 2
ЭФП КПМ на основе фаз состава: Pb1-A>jCa*BiyTi1-j(Ni1/2Zr1/2)j>O3, а также значения их ТК и параметры с/а EPP CPM based on the phases of the composition: Pb1-*-jCa*BivTi1-j(Ni1/2Zr1/2)jO3' as well as their Tk values and c/a parameters
х у £г33/£о d33 pK/N d3i pK/N dv pK/N Тк с/а
0,05 0,15 234 108 14 80 412 1,044
0,15 0,05 212 97 11 75 401 1,042
0,10 0,15 297 126 19 88 382 1,040
0 0,25 355 137 25 87 374 1,039
0,05 0,20 349 132 21 90 372 1,038
0,15 0,10 347 130 22 86 369 1,037
0,05 0,25 466 181 54 73 358 1,033
0,15 0,15 485 186 56 74 353 1,031
0,10 0,20 543 203 67 69 351 1,030
0,10 0,25 671 267 106 55 328 1,025
0,15 0,20 648 249 99 51 322 1,024
0,15 0,25 956 352 149 54 303 1,016
Испытания термической стабильности ЭФП, изготовленных авторами КПМ, проведены в рамках стационарных и переменных температурных режимов. В рамках первого из них поляризованные образцы пьезоэлементов (ПЭ) в течение 200 ч находились при температуре 180 - 220 °С, после чего охлаждались в течение 1,5 - 2 ч до комнатной температуры. Второй вариант предусматривал термоциклирование ПЭ, включающее восемь циклов (30-минутный прогрев при 220 °С - охлаждение до комнатной температуры).
Анализ полученных результатов показал, что ПЭ на основе СЭ, имеющих с/а > 1,040 (см. табл. 1 и 2), в рамках стационарного термического режима снижают значения вг33/во и пье-зомодулей на 2 - з,5 %, а в рамках переменных температурных режимов это снижение: а) индивидуально для каждого образца; б) может достигать по 8г33/во 15 - 19 %, а по ёзз и ёз1 - 8 - 10 %,
что связано с постепенным разрушением керамического каркаса образцов (имеющих трещины) в процессах их нагревания - охлаждения.
ПЭ на основе СЭ, с/а которых находится в интервале 1,034 - 1,039 (см. табл. 1, 2), в рамках стационарного режима снижают значения 8т33/8о и пьезомодулей примерно также, как и образцы первой группы (на 2 - 3 %), но стабильность их ЭФП в рамках переменного температурного режима выше: снижение по вТ33/во не более 8 %, а по йзз и по d3i, не более 7 %,
Наиболее высокую термическую стабильность (в рамках переменного температурного режима) демонстрируют ПЭ на основе СЭ, параметр с/а которых < 1,033 (снижение ЭФП менее 4 %). Однако только три типа ПЭ на основе фаз Pbi-x-jCaxBiJ,Tii.J,(Nii/2Zri/2)jÜ3 отвечают требованиям по значениям 8Т33/во: (а) х = 0,05, у = 0,25;
б) х = 0,15, у = 0,15; в) х = 0,10, у = 0,20)
Заключение
Установлено, что КПМ, изготовленные из УДП СЭ состава РЬ1-х-уСа>ВуТЬ-у(М1^Г1/2)у03 а) х = 0,05, у = 0,25; б) х = 0,15, у = 0,15;
в) х = 0,10, у = 0,20) могут длительное время эксплуатироваться при температуре до 200 °С, а также в рамках термоциклического режима (30-минутный прогрев при 220 °С - охлаждение до 25 °С) без критического снижения значений их пьезоэлектрических и диэлектрических параметров. Полученные результаты показывают, что пьезокерамика на основе сегнетофаз указанной системы является перспективной для создания отдельных типов высокотемпературных ПЭ и пьезоэлектрических преобразователей.
Список источников
1. Оглезнева Л.А., Калиниченко А.Н. Акустические методы контроля и диагностики. Томск: Изд-во Томского политехнического университета. 2009. 292 с.
2. Прилипко Ю.С. Функциональная керамика. Оптимизация технологии: монография. Донецк: Норд-Пресс. 2007. 492 с.
3. Haertling G.H. Piezoelectric and Electrooptic Ceramics. Ceramic Materials for Electronics. Ed. by R.C. Buchanan. M. Dekker N.Y. 1986. Pp. 139-225.
4. Нестеров А.А., Панич А.Е. Технология синтеза порошков сегнетоэлектрических фаз. Ростов-на-Дону: Из-во ЮФУ, 2010. 226 с.
5. Яффе В., Кук У., Яффе Г. Пьезоэлектрическая керамика / Пер. с англ. М.: 1974. 287 с.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2024. No 4
6. Иона Ф., Ширане Д. Пьезоэлектрические кристаллы. М.: Мир, 1965. 555 с.
7. Achieving both large piezoelectric constant and high Curie temperature in BiFeO3-PbTiO3-BaTiO3 solid solution / Z. Ning, Y. Jiang, J. Jian et al. // Journal of the European Ceramic Society. 2020. Vol. 40. No. 6. Pp. 2338-2344.
8. Effects of CuO addition on the sinterability and electric properties in PbNb2O6-based ceramics / R. Fang, Z. Zhou, R. Liang et al. // Ceramics International. 2020. Vol. 46. I.15. Pp. 23505-23509.
9. Evolution of structure, magnetism and ferroelectricity in the (1-x) BiFeO3-xBa0.5Sr0.5MnO3(0<x<1) solid solutions / J. Wu, J.F. Zhou, J.Y. Song et al. // J. Alloys. Compd. 2019. Vol. 774. Pp. 515-521.
10. Optimising dopants and properties in BiMeO3 (Me = Al, Ga, Sc, Y, Mg2/3Nb1/3, Zn2/3Nb1/3, Zn^Th^) lead-free BaTiO3-BiFeO3 based ceramics for actuator applications / S. Murakami, N. Ahmed, D. Wang et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2018. Vol. 38. Pp. 4220-4431.
11. Synthesis and induced multiferroicity of perovskite PbTiO3; a review / H.S. Bhatti, S.T. Hussain, F.A. Khan et al. // Applied Surface Science. 2016. Vol. 367. Pp. 291-306.
12. Akgenç B., Tasseven Ç., Çagin T. Piezoelectricity in the {AxA(1-x)}BO3 and A{BxB(1-x)}O3 Ceramic Alloys // Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd. 2018. Vol. 915. Pp. 34-38.
13. Ultralow sintering temperature and piezoelectric properties of Bi(Zn1/2Ti1/2)Ü3-BiScÜ3-PbTiÜ3 for low-temperature co-firing applications / S. Pang, Y. Wang et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2022. Vol. 105. No 5. 3438 р.
14. Шманев Н.Д., Анненков Д.А., Павленко Т.Г. Техническая керамика // Профессия инженер. 2019. С. 27-31.
15. Large Piezoelectric Response and Polarization in Relaxor Ferroelectric PbTiÜ3-Bi(Ni:/2Zr1/2)Ü3 / Y. Rong, J. Chen, H. Kang et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2013. Vol. 96. No 4. Pp. 1035-1038.
16. Method of 'Chemical Assembly' of Oxygen Üctahedral Ferroelectric Phase Powders and Electrophysical Properties of Ceramics Processed on Their Base / A.A. Nesterov, A.E. Panich, V.K. Dolya et al. // Piezoelectric Materials and Devices V.K. N.Y. Nova Science Publishers. 2011. P. II. Pр. 145-183.
17. Jia H, Li Z., Wang L. Temperature-insensitive strain response in Bi(Zn1/2Ti:/2)Ü3-PbZrÜ3-PbTiÜ3 ferroelectric ceramics simultaneously with low hysteresis for high-precision actuators application // Ceramics International. 2023. Vol. 49. No 6. 9702 р.
18. Topolov V.Yu., Bowen C.R. Electromechanical properties in composites based on ferroelectrics. London: Springer, 2009. 202 p.
References
1. Oglezneva L.A. Kalinichenko A.N. Acoustic methods of monitoring and diagnostics. Tomsk: Tomsk Polytechnic University Pub. House; 2009. 292 p. (In Russ.)
2. Prilipko Yu.S. Functional ceramics. Technology optimization. Monograph. Donetsk: Nord-Press; 2007. 492 p. (In Russ.)
3. Haertling G. H. Piezoelectric and Electrooptic Ceramics. Ceramic Materials for Electronics. Ed. by R. C. Buchanan. M. Dekker, N.Y. 1986. Pp. 139-225
4. Nesterov A.A., Panich A.E. Technology for the synthesis offerroelectric phase powders. Rostov-on-Don: From. SFU. 2010. 226 p.
5. Yaffe V., Cook U., Yaffe G. Piezoelectric ceramics. Moscow;1974. 287 p.
6. Jonah F., Shirane D. Piezoelectric crystals. Moscow: Mir; 1965. 555 p.
7. Ning, Z., Jiang, Y., Jian, J. et al. Achieving both large piezoelectric constant and high Curie temperature in BiFeO3-PbTiO3-BaTiO3 solid solution. Journal of the European Ceramic Society. 2020;40(6):2338 - 2344.
8. Fang R., Zhou Z., Liang R. et al. Effects of CuO addition on the sinterability and electric properties in PbNb2O6-based ceramics. Ceramics International. 2020;46(15):23505-23509.
9. Wu J., Zhou J.F., Song J.Y. et al. Evolution of structure, magnetism and ferroelectricity in the (1-x) BiFeO3-xBa0.sSr0.5MnO3(0<x<1) solid solutions. J. Alloys. Compd. 2019;(774):515-521.
10. Murakami S., Ahmed N., Wang D. et al. Optimising dopants and properties in BiMeO3 (Me = Al, Ga, Sc, Y, Mg2/3Nb1/3, Zn2/3Nb1/3, Zn:/2Ti:/2) lead-free BaTiO3-BiFeO3 based ceramics for actuator applications. J. Eur. Ceram. Soc. 2018;(38):4220-4431.
11. Bhatti H. S., Hussain S. T., Khan F. A. et al. Synthesis and induced multiferroicity of perovskite PbTiO3; a review. Applied Surface Science. 2016;(367):291-306.
12. Akgeng B., Tasseven C., Cagin T. Piezoelectricity in the {AxA(1-x)}BO3 and A{BxB(1-x)}O3 Ceramic Alloys. Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd. 2018;(915):34-38.
13. Pang S., Wang Y. et al. Ultralow sintering temperature and piezoelectric properties of Bi(Zn:/2Ti:/2)O3-BiScO3-PbTiO3 for low-temperature co-firing applications. J. Am. Ceram. Soc. 2022;105(5):3438.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2024. No 4
14. Shmanev N.D., Annenkov D.A., Pavlenko T.G. Technical ceramics. Profession engineer. 2019. Pp. 27-31.
15. Rong Y., Chen J., Kang H., and et. Large Piezoelectric Response and Polarization in Relaxor Ferroelectric PbTiÜ3-Bi(Nii/2Zri/2)Ü3. J. Am. Ceram. Soc. 2013;96(4):1035-1038.
16. Nesterov A.A., Panich A.E., Dolya V.K. et al. Method of 'Chemical Assembly' of Oxygen Octahedral Ferroelectric Phase Powders and Electrophysical Properties of Ceramics Processed on Their Base. Piezoelectric Materials and Devices. N. Y. Nova Science Publishers. 2011. (P. II). Pp. 145-183.
17. Jia H, Li Z., Wang L. Temperature-insensitive strain response in Bi(Zn1/2Ti:/2)Ü3 - PbZrÜ3 - PbTiÜ3 ferroelectric ceramics simultaneously with low hysteresis for high-precision actuators application. Ceramics International. 2023;49(6):9702
18. Topolov V.Yu., Bowen C.R. Electromechanical properties in composites based on ferroelectrics. London: Springer; 2009. 202 p.
Сведения об авторах
Нестеров Алексей Анатольевичя - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Неорганическая химия», [email protected]
Толстунов Михаил Игоревич - канд. хим. наук, доцент, кафедра «Неорганическая химия», [email protected]
Лебедева Арина Владимировна - аспирант, кафедра «Неорганическая химия», [email protected]
Information about the authors
Alexey A. Nesterov - Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department «Inorganic Chemistry», [email protected]
Mikhail I. Tolstunov - Cand. Sci. (Chem.), Associate Professor, Department «Inorganic Chemistry», [email protected]
Arina V. Lebedeva - Graduate Student, Department «Inorganic Chemistry», [email protected]
Статья поступила в редакцию / the article was submitted 30.07.2024; одобрена после рецензирования / approved after reviewing 26.08.2024; принята к публикации / acceptedfor publication 04.09.2024.
