[發(fā)明專利]一種鈮錫酸鉛-鈧酸鉍-鈦酸鉛三元系高溫壓電陶瓷材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201410120632.1 | 申請(qǐng)日： | 2014-03-27 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN103936412A | 公開（公告）日： | 2014-07-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 董蜀湘;趙天龍;王春明;陳建國 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北京大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C04B35/472 | 分類號(hào)： | C04B35/472;C04B35/50;C04B35/622 |
| 代理公司： | 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205 | 代理人： | 劉芳 |
| 地址： | 100871*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鈮錫酸鉛 鈧酸鉍 鈦酸鉛 三元 高溫 壓電 陶瓷材料 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種鈮錫酸鉛-鈧酸鉍-鈦酸鉛三元系高溫壓電陶瓷材料及其制備方法，屬于高溫壓電陶瓷材料領(lǐng)域。?
背景技術(shù)
近年來，高溫壓電材料被廣泛應(yīng)用于航空航天、地質(zhì)勘探、石油化工和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等高新技術(shù)領(lǐng)域，具體地，如衛(wèi)星的微位移驅(qū)動(dòng)器、汽車電噴、油井井下超聲探測(cè)傳感器、加速度傳感器等。?
目前，應(yīng)用最廣泛的壓電材料是鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的PZT壓電材料（注：PZT壓電材料是將二氧化鉛、鋯酸鉛、鈦酸鉛在1200℃下燒結(jié)而成的多晶體），但是這類壓電材料的居里溫度一般在390℃以下。由于這類壓電材料退極化現(xiàn)象的存在，如果在居里溫度390℃以上的工作環(huán)境下，將不可逆轉(zhuǎn)的失去壓電效應(yīng)而無法正常工作。如今航空航天高溫作動(dòng)器、汽車內(nèi)燃機(jī)電噴閥、深油井探測(cè)換能器等領(lǐng)域，都需要壓電器件在盡可能高的溫度范圍內(nèi)工作。因此，有必要尋求一種居里溫度高，而且壓電性能優(yōu)異的壓電材料。?
新型鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)鐵電體BiScO3-PbTiO3以其與PZT壓電材料具有的電學(xué)性能相當(dāng)，又同時(shí)具有高達(dá)450℃的居里溫度而引起了人們的廣泛關(guān)注。但是由于Sc元素的價(jià)格昂貴，所以該材料體系一直沒有投入大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。近年來人們通過引入Co、In、Fe等元素取代Sc元素，雖然可以保證壓電材料較高的居里溫度，但卻大大降低了壓電性能。除此之外，研究者們還通過引入LiNbO3、LiTaO3等ABO3型第三元構(gòu)成三元系固溶體，盡管這種方法可以保證壓電材料優(yōu)異的壓電性能，但卻大大降低了居里溫度。因此，如何研究出新型的高溫壓電陶瓷材料，既可以保證該材料具有優(yōu)異的壓電鐵電性能，又可以保持400℃以上的居?里溫度一直是人們亟待解決的問題。?
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種鈮錫酸鉛-鈧酸鉍-鈦酸鉛三元系高溫壓電陶瓷材料，通過對(duì)材料體系的改變相比現(xiàn)有壓電陶瓷材料BiScO3-PbTiO3體系減少了Sc的用量，降低了工業(yè)生產(chǎn)的成本，而且在保持較高的居里溫度下，進(jìn)一步地提高了該材料的壓電性能。?
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述鈮錫酸鉛-鈧酸鉍-鈦酸鉛三元系高溫壓電陶瓷材料的制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。?
本發(fā)明提供了一種鈮錫酸鉛-鈧酸鉍-鈦酸鉛三元系高溫壓電陶瓷材料，其組成由以下通式表示：?
0.05Pb(Sn1/3Nb2/3)O3-(0.95-x)BiScO3-xPbTiO3
通式中的x和0.95-x分別表示PbTiO3和BiScO3組分的摩爾百分?jǐn)?shù)，其中x的取值為0.60-0.63。?
本發(fā)明鈮錫酸鉛-鈧酸鉍-鈦酸鉛三元系高溫壓電陶瓷材料是按以下方法制備得到的：?
將原料Sc2O3、Bi2O3、Nb2O5、PbO、TiO2和SnO2按照通式0.05Pb(Sn1/3Nb2/3)O3-(0.95-x)BiScO3-xPbTiO3中的化學(xué)計(jì)量比混合，加入無水乙醇進(jìn)行球磨得到濕料；將球磨后的混合料烘干并預(yù)燒，再加入無水乙醇進(jìn)行二次球磨得到混合粉料；將混合粉料中加入粘合劑壓制成陶瓷坯片，并進(jìn)行排塑處理；將排塑處理后的陶瓷坯片進(jìn)行煅燒；將陶瓷坯片進(jìn)行拋光、被銀電極和在硅油中極化。?
本發(fā)明還提供了上述鈮錫酸鉛-鈧酸鉍-鈦酸鉛三元系高溫壓電陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：?
1）按照通式0.05Pb(Sn1/3Nb2/3)O3-(0.95-x)BiScO3-xPbTiO3中的化學(xué)計(jì)量比稱取原料，加入無水乙醇進(jìn)行球磨；?
2）將球磨后的混合料烘干并預(yù)燒，再加入無水乙醇進(jìn)行二次球磨；?
3）向二次球磨后的混合粉料中加入粘合劑壓制成陶瓷坯片，并進(jìn)行排塑處理；?
4）將排塑處理后的陶瓷坯片進(jìn)行煅燒，隨后冷卻至室溫；?
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