allgosts.ru17. МЕТРОЛОГИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ17.020. Метрология и измерения в целом

ГОСТ Р 8.945-2018 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Теплофизические характеристики пьезокерамик на основе ниобата лития в диапазоне температур от 300 К до 900 К

Обозначение:
ГОСТ Р 8.945-2018
Наименование:
Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Теплофизические характеристики пьезокерамик на основе ниобата лития в диапазоне температур от 300 К до 900 К
Статус:
Действует
Дата введения:
02/01/2019
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
17.020

Текст ГОСТ Р 8.945-2018 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Теплофизические характеристики пьезокерамик на основе ниобата лития в диапазоне температур от 300 К до 900 К


ГОСТ Р 8.945-2018

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ



Государственная система обеспечения единства измерений


СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ


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


State system for ensuring the uniformity of measurements. Standardreference data. Thermophysical characteristics of piezoceramicsbased on lithium niobate in the temperature range from 300 K to 900K



ОКС 17.020

Датавведения 2019-02-01

Предисловие

Предисловие

1РАЗРАБОТАН Главным научным метрологическим центром "Стандартныесправочные данные о физических константах и свойствах веществ иматериалов" (ГНМЦ "ССД"), Федеральным государственным бюджетнымучреждением науки "Институт физики им.Х.И.Амирханова" Дагестанскогонаучного центра РАН (ИФ ДНЦ РАН)

2ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Стандартныесправочные данные о физических константах и свойствах веществ иматериалов"

3УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства потехническому регулированию и метрологии от 14 августа 2018 г. N499-ст

4ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Правила применениянастоящего стандарта установлены в статье26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "Остандартизации в Российской Федерации". Информация обизменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (посостоянию 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 стандартасоответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпускеежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты".Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются такжев информационной системе общего пользования - на официальном сайтеФедерального агентства по техническому регулированию и метрологии всети Интернет (www.gost.ru)

1Область применения


Настоящий стандартраспространяется на стандартные справочные данные (ССД) отеплопроводности, теплоемкости и температурном коэффициентелинейного расширения пьезокерамик на основе твердых растворовниобата лития в диапазоне температур от 300 К до 900 К.

Настоящий стандартпредназначен для использования ССД о теплопроводности, теплоемкостии температурном коэффициенте линейного расширения пьезокерамик наоснове твердых растворов ниобата лития в диапазоне температур от300 К до 900 К при разработке новых пьезокерамик с заданнымисвойствами, а также при создании различных приборов и устройств дляультразвуковых преобразователей.

2Нормативные ссылки


Внастоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующийстандарт:

ГОСТ Р54500.3/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 Неопределенностьизмерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенностиизмерения

Примечание - Припользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действиессылочных стандартов в информационной системе общего пользования -на официальном сайте Федерального агентства по техническомурегулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодномуинформационному указателю "Национальные стандарты", которыйопубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускамежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" затекущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дананедатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующуюверсию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версиюизменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который данадатированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этогостандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если послеутверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на которыйдана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающееположение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуетсяприменять без учета данного изменения. Если ссылочный стандартотменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него,рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3Общие положения

3.1 Большинствопьезосегнетокерамик (сегнетопьезокерамические материалы - СПМ),серийно выпускаемых в мире, составляют многокомпонентные системысвинцовосодержащих сложных оксидов на основе твердых растворовцирконата-титаната свинца (ЦТС). В соответствии с экологическимитребованиями к этим пьезокерамикам необходимо исключить токсичныйоксид свинца из технологического процесса и изыскать новыепьезоэлектрические материалы, по свойствам не уступающиеЦТС-керамикам.

Многолетний опытразработки высокоэффективных СПМ [1]-[7] позволяет получать группубессвинцовых материалов на основе ниобатов щелочных металлов (НЩМ)- ниобаты лития, натрия, обладающих рядом уникальных свойств, нереализуемых в ЦТС-составах.

Достоинством таких СПМявляются:

-высокая скорость звука, определяющая высокочастотный (ВЧ) диапазонэксплуатации преобразователя, а также возможность получать заданнуючастоту на менее тонких пластинах, что упрощает технологиюизготовления ВЧ-устройств за счет возможности увеличения ихрезонансных размеров, что, в свою очередь, выгодно и с точки зренияуменьшения емкости преобразователя;

-низкая плотность, приводящая, с одной стороны, к значительномуснижению веса изделий, а с другой - к уменьшению акустическогоимпеданса;

-очень низкая диэлектрическая проницаемость, что немаловажно дляэлектрического согласования с генератором и нагрузкой;

-повышенный толщинный коэффициент электромеханической связи;

-достаточная анизотропия пьезосвойств, что позволяет улучшитьотношение сигнал/шум и упростить технологию получения, исключивоперацию резки материала;

-низкие диэлектрические и умеренные механические потери, что важнодля получения коротких импульсов и равномерных амплитудно-частотныххарактеристик.

При работе вэкстремальных условиях наиболее важное значение имеет поведениетеплофизических свойств (ТФС) керамических материалов, особенно вобластях структурных фазовых переходов, где наблюдаются иханомалии. Поэтому необходимо иметь подробные данные о температурнойзависимости теплопроводности, теплоемкости и температурномкоэффициенте линейного расширения в широком диапазоне температур (вобласти структурных фазовых переходов необходимо иметь данные о ТФСчерез 1°С-2°С).

3.2 ПКР-35 -пьезокерамика, твердый раствор , модифицированный стронцием. Обладаетрядом уникальных свойств, не реализуемых в сегнетокерамиках наоснове цирконата-титаната свинца: низкая плотность, высокаяскорость ультразвука и достаточно высокие пьезохарактеристики причрезвычайно низкой диэлектрической проницаемости, широкий диапазонмеханической добротности, высокая температура Кюри, что делаетПКР-35 незаменимой для сверхвысокочастотной пьезотехники.

ПКР-61 - пьезокерамика наоснове твердых растворов ниобата лития (0,97+0,03), модифицированных другими химическимиэлементами. По сравнению с ЦТС-керамиками обладает высокойтемпературой Кюри (более 1200°С), низкой плотностью и высокойскоростью ультразвука. Имеет повышенную рабочую температуру до950°С и крайне низкую диэлектрическую проницаемость, особенноблагоприятную при использовании в высокочастотных устройствах(пьезодатчики быстроменяющихся давлений генераторного типа всистемах контроля объектов, высокотемпературные датчикидавления).

ПКР-38 - пьезокерамика(0,97+0,01+0,02) на основе твердых растворов ниобатовлития; является высокотемпературным материалом, температура Кюриболее 1200°С, рабочая температура более 1000°С. Отличительнаяособенность: в интервале температуры от 25°С до 1000°С отсутствуютструктурные переходы. Очень чувствительна к изменению давления,влажности и температуры. На ее основе возможно созданиепьезодатчиков для кожухов тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) атомныхреакторов на быстрых нейтронах, которые способны с высокойточностью регулироваться системой охлаждения (температура кожухаболее 600°С).

Имеется достаточноеколичество работ, посвященных исследованию структуры,пьезосегнетоэлектрических и упругих свойств, возможности примененияи создания промышленных пьезодатчиков. Однако исследования ихтеплофизических свойств (теплопроводность, теплоемкость,температурный коэффициент линейного расширения) внаучно-технической литературе не представлены. Принцип работы вэкстремальных условиях (высокие температура, давление, влажность) вбольшой степени зависят от характера и изменения теплофизическихсвойств. Без наличия достоверных данных о температурной зависимостиТФС, характера их изменений, связанных со структурными фазовымипереходами, невозможно конструировать пьезодатчики с заданнымисвойствами.

4Стандартные справочные данные о теплопроводности, теплоемкости итемпературном коэффициенте линейного расширения пьезокерамики


Стандартные справочныеданные дают возможность технологам при синтезе получать керамику сзаданными свойствами, а разработчикам пьезокерамических устройстввыбирать оптимальный режим их работы (температурная область,фазовые переходы, долговечность работы при различных режимахнагрева и охлаждения, способность выдерживать тепловые и ударныенагрузки).

Стандартные справочныеданные о теплопроводности, теплоемкости и температурномкоэффициенте линейного расширения пьезокерамики ПКР-35 () приведены в таблице 1.


Таблица 1 - Стандартные справочные данные о теплопроводности,теплоемкости и температурном коэффициенте линейного расширенияпьезокерамики ПКР-35 ()

Т, К

, Вт/м·К

, Дж/кг·К

·10, К

300

2,85

619

9,56

320

2,92

636

10,32

340

2,98

651

10,7

360

3,02

664

10,87

380

3,09

676

10,94

400

3,14

686

11,1

420

3,19

694

11,21

440

3,7

704

11,36

460

3,35

713

11,52

480

3,44

720

11,64

490

3,47

724

11,84

500

3,50

729

11,95

510

3,52

732

12,04

520

3,60

737

12,1

530

3,70

740

12,24

540

3,73

744

12,1

550

3,79

746

12,0

560

3,32

754

12,0

565

3,86

758

11,92

570

3,87

770

10,86

571

3,87

780

10,7

572

3,88

793

10,56

573

3,88

822

10,0

574

3,89

896

9,34

575

3,91

992

9,00

576

3,92

1039

8,85

577

3,94

1018

8,60

578

3,94

973

8,38

579

3,94

930

8,10

580

3,95

896

7,98

581

3,964

868

7,84

582

3,968

842

7,7

583

3,97

832

7,59

584

3,99

821

7,16

585

4,00

812

6,94

586

4,01

805

6,73

587

4,02

800

6,48

588

4,03

794

6,4

589

4,024

792

6,0

590

4,028

790

5,38

595

4,06

787

4,21

600

4,13

784

1,38

605

4,14

790

1,09

610

4,19

794

0,47

612

4,21

800

0,32

613

4,22

806

0,21

615

4,24

819

0,16

616

4,25

832

0,0

617

4,26

866

-1,22

618

4,27

965

-6,15

619

4,28

950

-8,22

620

4,28

908

-12,10

621

4,29

863

-24

622

4,31

832

-64

623

4,322

811

-85

624

4,33

797

-70

625