[發(fā)明專利]一種鐵酸鉍-鈦酸鋇二元高溫壓電陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110698422.0 | 申請(qǐng)日： | 2021-06-23 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113292329B | 公開（公告）日： | 2022-03-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陳建國;仝賓賓;程晉榮;沈昕 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 上海大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C04B35/26 | 分類號(hào)： | C04B35/26;C04B35/468;C04B35/622 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務(wù)所 11569 | 代理人： | 劉丹丹 |
| 地址： | 200444*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鐵酸鉍 鈦酸鋇 二元 高溫 壓電 陶瓷材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供了一種鐵酸鉍?鈦酸鋇二元高溫壓電陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于高溫壓電材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法使用顆粒尺寸相差700nm～1.2μm的鐵酸鉍?鈦酸鋇粗粉與鐵酸鉍?鈦酸鋇細(xì)粉作為原料，使用不同粒徑的混合粉末制備鐵酸鉍?鈦酸鋇，由于大顆粒與小顆粒之間接觸時(shí)表面張力大于相同顆粒之間的表面張力，更有利于晶粒的生長，使得陶瓷材料的相對(duì)密度升高、孔隙率減少，進(jìn)而提高陶瓷材料的介電常數(shù)和壓電系數(shù)，提升介電性能，介電損耗tanδ降低，陶瓷的絕緣性能提高，漏電流減少，具有優(yōu)異的壓電性能。實(shí)施例的結(jié)果表明，本發(fā)明制備的鐵酸鉍?鈦酸鋇二元高溫壓電陶瓷材料的壓電常數(shù)達(dá)到200pC/N。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及高溫壓電材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵酸鉍-鈦酸鋇二元高溫壓電陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
高溫壓電材料中的主要研究體系有Pb(ZrxTi1-x)O3(x＝0.52)為代表的鉛基壓電陶瓷、鈮酸鹽系無鉛壓電陶瓷以及各種鉍層狀結(jié)構(gòu)。其中，鋯鈦酸鉛 PZT陶瓷在所有壓電陶瓷中的研究最為成熟，在實(shí)際中的應(yīng)用也最為廣泛。但是PZT壓電陶瓷的一個(gè)缺點(diǎn)是居里溫度Tc一般小于400℃，使其在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定的限制。同時(shí)，鉛基材料在生產(chǎn)、使用及廢棄處理過程中會(huì)污染環(huán)境，給生物和人類健康帶來很大危害，人們開始將重心放在尋找和開發(fā)環(huán)境友好型無鉛壓電陶瓷，用于取代鉛基壓電陶瓷在換能器和傳感器中的應(yīng)用。
BiFeO3-BaTiO3(BF-BT)因其具有多鐵性、居里溫度高(Tc＝619℃)和熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在壓電和電介質(zhì)儲(chǔ)能器件領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用而得到了廣泛的研究。BF-BT陶瓷與鉛基壓電陶瓷體系相似，在組分位于準(zhǔn)同型相界 (MPB)附近時(shí)具有優(yōu)異的壓電和鐵電性能，但是由于BF-BT陶瓷在燒結(jié)過程中存在Bi2O3的揮發(fā)和Fe3+的變價(jià)等現(xiàn)象導(dǎo)致陶瓷樣品的缺陷離子濃度較高、介電損耗tanδ偏大以及壓電性能偏低等問題的出現(xiàn)，極大地限制了其在壓電器件中的應(yīng)用。因此，需要進(jìn)一步降低BF-BT陶瓷的漏電流和介電損耗tanδ，從而實(shí)現(xiàn)高溫和高電場極化，提升壓電性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鐵酸鉍-鈦酸鋇二元高溫壓電陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用，所制備的鐵酸鉍-鈦酸鋇二元高溫壓電陶瓷材料具有低介電損耗，漏電流少，壓電性能優(yōu)異。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種鐵酸鉍-鈦酸鋇二元高溫壓電陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：
將鐵酸鉍-鈦酸鋇粉體與第一球磨介質(zhì)混合，進(jìn)行第一球磨，得到鐵酸鉍-鈦酸鋇粗粉，所述鐵酸鉍-鈦酸鋇粗粉的顆粒尺寸為800nm～1.5μm；
將鐵酸鉍-鈦酸鋇粉體與第二球磨介質(zhì)混合，進(jìn)行第二球磨，得到鐵酸鉍-鈦酸鋇細(xì)粉，所述鐵酸鉍-鈦酸鋇細(xì)粉的顆粒尺寸為100～800nm；
將所述鐵酸鉍-鈦酸鋇粗粉和鐵酸鉍-鈦酸鋇細(xì)粉混合，得到混合粉體；將所述混合粉體與粘結(jié)劑混合，依次進(jìn)行造粒、等靜壓成型、排膠和燒結(jié)，得到鐵酸鉍-鈦酸鋇二元高溫壓電陶瓷材料。
優(yōu)選的，所述鐵酸鉍-鈦酸鋇粉體的制備方法，包括以下步驟：
將Bi2O3、Fe2O3、TiO2、BaCO3、MnO2和水混合，將所得混合物料依次交替進(jìn)行球磨和煅燒，得到鐵酸鉍-鈦酸鋇粉體。
優(yōu)選的，所述鐵酸鉍-鈦酸鋇粉體的化學(xué)組成為(1-x)BiFeO3-xBaTiO3，其中，0x1。
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