ГОСТ Р 8.945-2018

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО.

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТР
СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ 8.945—
ФЕДЕРАЦИИ 2018

Государственная система
обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Теплофизические характеристики пьезокерамик
на основе ниобата лития в диапазоне температур
от 300 К до 900 К

Издание официальное

CH Москва
>| Стандартинформ
= 2018

ГОСТР 8.945—2018

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Главным научным метрологическим центром «Стандартные справочные данные
о физических константах и свойствах веществ и материалов» (ГНМЦ «ССД»), Федеральным государ-
ственным бюджетным учреждением науки «Институт физики им. Х.И. Амирханова» Дагестанского на-
‘учного центра РАН {ИФ ДНЦ РАН)

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 ре-
гулированию и метрологии от 14 августа 2018 г. № 499-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона
от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об из-
менениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего.
года) информационном указателе «Национальные стандарты». а официальный текст изменений
и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае
‘пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет
опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные
стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в ин-
формационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по.
‘техническому регулированию и метропогии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, оформление. 2018

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и рас-
пространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническо-
му регупированию и метрологии

ГОСТР 8.945—2018

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений
СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Теплофизические характеристики пьезокорамик на основе ниобата лития
в диапазоне температур от 300 К до 900 К

State system for ensuring the uniformity of measurements. Standard reference data.
Thermophysical characteristics of piezoceramics based on lithium niobate in the temperature
range from 300 К to 900 К.

Дата введения — 2019—02—01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на стандартные справочные данные (ССД) о теплопрово-
дности, теплоемкости и температурном коэффициенте линейного расширения пьезокерамик на основе
твердых растворов ниобата лития в диапазоне температур от 300 К до 900 К.

Настоящий стандарт предназначен для использования ССД о теплопроводности, теплоемкости
и температурном коэффициенте линейного расширения пьезокерамик на основе твердых растворов
ниобата лития в диапазоне температур от 300 К до 900 К при разработке новых пьезокерамик с задан-
ными свойствами, а также при создании различных приборов и устройств для ультразвуковых преоб-
разователей.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:
ГОСТР 54500.3/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 Неопределенность измерения. Часть 3. Руко-
водство по выражению неопределенности измерения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылоч-
ных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агент-
‘ства по техническому регупированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указа-
телю «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 ут-
зерждения (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 поло-
жение, в котором дана ссылка на него. рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Общие положения

3.1 Большинство пьезосегнетокерамик (сегнетопьезокерамические материалы — СПМ), серийно
выпускаемых в мире. составляют многокомпонентные системы свинцовосодержащих сложных оксидов
на основе твердых растворов цирконата-титаната свинца (ЦТС). В соответствии с экологическими тре-
бованиями к этим пьезокерамикам необходимо исключить токсичный оксид свинца из технологического

Издание официальное

ГОСТР 8.945—2018

процесса и изыскать новые пьезоэлектрические материалы. по свойствам не уступающие ЦТС-кера-
микам.

Многолетний опыт разработки высокоэффективных COM [1] —[7] позволяет получать группу бес-
свинцовых материалов на основе ниобатов щелочных металлов (НЩМ) — ниобаты лития, натрия. об-
ладающих рядом уникальных свойств, не реализуемых в ЦТС-составах.

Достоинством таких СПМ являются:

- высокая скорость звука, определяющая высокочастотный (ВЧ) диапазон эксплуатации преоб-
разователя, а также возможность получать заданную частоту на менье тонких пластинах. что упрощает
технологию изготовления ВЧ-устройств за счет возможности увеличения их резонансных размеров, что,
в свою очередь, выгодно и с точки зрения уменьшения емкости преобразователя:

- низкая плотность, приводящая, с одной стороны, к значительному снижению веса изделий, а с
‘другой — к уменьшению акустического импеданса;

- очень низкая диэлектрическая проницаемость, что немаловажно для электрического согласова-
ния с генератором и нагрузкой;

= повышенный толщинный коэффициент электромеханической связи;

= достаточная анизотропия пьезосвойств, что позволяет улучшить отношение сигнал/шум и упро-
стить тыхнопогию получения, исключив опьрацию резки матриала;

- низкие диэлектрические и умеренные механические потери, что важно для получения коротких
импульсов и равномерных амплитудно-частотных характеристик.

При работе в экстремальных условиях наиболее важное значение имеет поведение теплофизи-
ческих свойств (ТФС) керамических материалов, особенно в областях структурных фазовых переходов,
где наблюдаются их аномалии. Поэтому необходимо иметь подробные данные о температурной зави-
симости теплопроводности, теплоемкости и температурном коэффициенте линейного расширения в
широком диапазоне температур (в области структурных фазовых переходов необходимо иметь данные
о TOC через 1 °С — 2 °C).

3.2 ПКР-35 — пьезокерамика, твердый раствор Ма; g7-Lip yo5NbO,, модифицированный стронци-
ем. Обладает рядом уникальных свойств, не реализуемых в сегнетокерамиках на основе цирконата-
титаната свинца: низкая плотность, высокая скорость ультразвука и достаточно высокие пьезохарак-
теристики при чрезвычайно низкой диэлектрической проницаемости, широкий диапазон механической
добротности, высокая температура Кюри, что делает ПКР-35 незаменимой для сверхвысокочастотной
пьезотехники.

ПКР-61 — пьезокерамика на основе твердых растворов ниобата лития (0,97 LINDO, + 0.03 EuTiO,),
модифицированных другими химическими элементами. По сравнению с ЦТС-керамиками обладает
высокой температурой Кюри (более 1200 *C), низкой плотностью и высокой скоростью ультразвука.
Имеет повышенную рабочую температуру до 950 °С и крайне низкую диэлектрическую проницаемость,
‘особенно благоприятную при использовании в высокочастотных устройствах (пьезодатчики быстроме-
няющихся давлений генераторного типа в системах контроля объектов, высокотемпературные датчики
давления).

ПКР-38 — пьезокерамика (0,97 LINDO, + 0,01 В.О, + 0.02 SiO,) на основе твердых растворов ни-
обатов лития; является высокотемпературным материалом, температура Кюри более 1200 °С, рабочая
температура более 1000 °С. Отличительная особенность: в интервале температуры от 25 °С до 1000 °С
отсутствуют структурные переходы. Очень чувствительна к изменению давления, влажности и темпе-
ратуры. На ее основе возможно создание пьезодатчиков для кожухов тепловыделяющих элементов
(ТВЭЛ) атомных реакторов на быстрых нейтронах, которые способны с высокой точностью регулиро-
ваться системой охлаждения (температура кожуха более 600 °С).

Имеется достаточное количество работ, посвященных исследованию структуры. пьезосегнето-
электрических и упругих свойств, возможности применения и создания промышленных пьезодатчиков.
Однако исследования их теплофизических свойств (теплопроводность, теплоемкость, температурный
коэффициент линейного расширения) в научно-технической литературе не представлены. Принцип ра-
боты 8 экстремальных условиях (высокие температура, давление, влажность) в большой степени зави-
CAT от характера и изменения теплофизических свойств. Без наличия достоверных данных о темпера-
турной зависимости TOC, характера их изменений, связанных со структурными фазовыми переходами,
невозможно конструировать пьезодатчики с заданными свойствами.