【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无铅复合压电陶瓷材料及其制备方法，属于压电陶瓷。
技术介绍
1、压电陶瓷在多种元器件、组件、设备的工业生产中有广泛的应用，例如传感器（传感元件）、制动器（压电驱动器）。压电陶瓷材料，如锆钛酸铅陶瓷体系，具有较高的压电常数，但是含有铅，在生产、制造、使用和废弃的过程中都会对人体和周边环境造成不同程度的损害和污染，急需开发合适的无铅压电陶瓷材料。目前，对无铅压电陶瓷材料的主要研究方向有：钛酸钡基、铌酸盐基、bnt基等无铅压电陶瓷体系；现有的钛酸钡基无铅压电陶瓷材料各项电性能较差，很难通过掺杂来获得有效的改善；铌酸盐基无铅压电陶瓷材料密度小，烧结制作工艺难，其性能受温度、湿度的影响；bnt基无铅压电陶瓷矫顽场较高，陶瓷的致密性及其化学稳定性较差；因此，开发一种具有优良的压电性、稳定性的无铅复合压电陶瓷材料，以能够应用在传感器、制动器上。
技术实现思路
1、至少针对上述现有技术存在的一个问题，本专利技术提供一种无铅复合压电陶瓷材料及其制备方法，无铅复合压电陶瓷材料具有有高压电性能和较小的介电损耗，提高了无铅复合压电陶瓷材料室温体电阻率和密度，使无铅复合压电陶瓷材料性能更加稳定。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种无铅复合压电陶瓷材料，由微米mg（1-x）srxzr0.2ti0.8o3基层状结构压电陶瓷材料和纳米na（1-y）sryce0.15ti0.85o3基层状结构压电陶瓷材料，通过调控微米和纳米焙烧粉料的摩尔比复合组成，其中，x、y分别
3、优选地，在无铅复合压电陶瓷材料中，mg（1-x）srxzr0.2ti0.8o3基层状结构压电陶瓷材料的粒径在1~2μm；na（1-y）sryce0.15ti0.85o3基层状结构压电陶瓷材料的粒径300~650nm。
4、优选地，所述无铅复合压电陶瓷材料中的mg（1-x）srxzr0.2ti0.8o3基层状结构压电陶瓷材料与na（1-y）sryce0.15ti0.85o3基层状结构压电陶瓷材料按照摩尔比为0.65:0.35。
5、本专利技术还提供了一种无铅复合压电陶瓷材料的制备方法，通过以下步骤制备：
6、（1）先以srco3、mgo、zro2和tio2为原料，经混料、压块、预烧结、研磨，粒径为1~2μm，得到微米烧粉料；
7、（2）先以srco3、na2co3、zro2和tio2为原料，经混料、压块、预烧结、研磨，粒径为300~650nm，得到纳米烧粉料；
8、（3）将微米烧粉料与纳米烧粉料混料烘干，后加粘结剂混合，再压制成型、冷等静压、烧结，得到压电陶瓷；
9、（3）将压电陶瓷经极化处理，得到无铅复合压电陶瓷材料。
10、优选地，所述无铅复合压电陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
11、s1、制备微米mg（1-x）srxzr0.2ti0.8o3基层状结构压电陶瓷材料
12、s1.1、先以srco3、mgo、zro2和tio2为原料，按照化学式mg（1-x）srxzr0.2ti0.8o3计算并称取所需原料，其中x为sr的摩尔分数，x为0.7~0.8，将原料使用传统球磨进行混料，烘干并压成块状；
13、s1.2、再置于马弗炉中，升温至825~860℃，保温2~3h预烧结，再使用传统球磨进行研磨，形成平均粒径为1~2μm的粉料，得到微米烧粉料，即微米mg（1-x）srxzr0.2ti0.8o3基层状结构压电陶瓷材料；
14、s2、制备纳米na（1-y）sryce0.15ti0.85o3基层状结构压电陶瓷材料
15、s2.1、先以srco3、na2co3、ceo2和tio2为原料，按照化学式na（1-y）sryce0.15ti0.85o3计算并称取所需原料，其中y为sr的摩尔分数，y为0.6~0.65，将原料使用传统球磨进行混料，烘干并压成块状；
16、s2.2、再置于马弗炉中，升温至825~860℃，保温2~3h预烧结，再使用高能球磨进行研磨，形成平均粒径为300~650nm的粉料，得到纳米焙烧粉料，即纳米na（1-y）sryce0.15ti0.85o3基层状结构压电陶瓷材料；
17、s3、制备无铅复合压电陶瓷材料
18、s3.1、将微米焙烧粉料和纳米焙烧粉料按照一定摩尔比使用传统球磨进行混料、烘干，得到混合焙烧粉料；
19、s3.2、将向混合焙烧粉料添加粘结剂，使用传统球磨进行混合均匀后，再压制成型，再冷等静压，得到陶瓷坯体；
20、s3.3、将陶瓷坯体置于马弗炉中进行烧结，后随炉冷却至室温，得到压电陶瓷；
21、s3.4、极化处理：将压电陶瓷的被铂电极，并在硅油中进行极化处理，得到无铅复合压电陶瓷材料。
22、优选地，步骤s1.1、s1.2、s2.1、s3.1及s3.2中，传统球磨的球磨介质为无水乙醇；步骤s2.2中，高能球磨的球磨介质为无水乙醇。
23、优选地，步骤s1.1和s2.1中，传统球磨的转速为250~350rpm，时间为16~24h。
24、优选地，步骤s1.2中，传统球磨的转速为250~350rpm，时间为12~16h。
25、优选地，步骤s2.2中，高能球磨的转速为450~550rpm，时间为1~3h。
26、优选地，步骤s3.1中，传统球磨的转速为250~350rpm，时间为8~12h。
27、优选地，步骤s3.2中，传统球磨的转速为100~150rpm，时间为6~8h。
28、优选地，步骤s1.1、s2.1、s3.1的烘干温度为85~95℃。
29、优选地，步骤s3.2中，粘结剂为聚乙烯醇，粘结剂的添加量为混合焙烧粉料的0.45wt%。
30、优选地，步骤s3.2中，冷等静压的压力为180~200mpa，保压30~60s。
31、优选地，步骤s3.3中，烧结温度为1000~1080℃，烧结时间为4~8h。
32、优选地，步骤s3.4中，极化温度为140~150℃，极化电场为6~8kv/mm，极化时间为25~35min。
33、本专利技术的有益效果：
34、（1）本专利技术以微米mg（1-x）srxzr0.2ti0.8o3基层状结构压电陶瓷材料和纳米na（1-y）sryce0.15ti0.85o3基层状结构压电陶瓷材料复合形成无铅复合压电陶瓷材料，使其具有高压电性能，且性能稳定，室温体电阻率得到提高，在高温下仍具有良好的稳定性；并且通过两种不同材料基且构建微米和纳米两级粒径，形成优异的钉扎作用，能够在获得良好机械品质因数qm和机电耦合系数kp的同时，也能够有效避免d33的下降；本专利技术利用微米和纳米焙烧粉协同，可以促进陶瓷的烧结，能够提高压电陶瓷的致密度；本专利技术制备方法，操作简单，工艺稳定，易于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无铅复合压电陶瓷材料，其特征在于，由微米Mg（1-x）SrxZr0.2Ti0.8O3基层状结构压电陶瓷材料和纳米Na（1-y）SryCe0.15Ti0.85O3基层状结构压电陶瓷材料，通过调控微米和纳米焙烧粉料的摩尔比复合组成，其中，x、y分别为Sr的摩尔分数，x为0.72~0.8，y为0.6~0.66。
2.根据权利要求1所述的一种无铅复合压电陶瓷材料，其特征在于，在无铅复合压电陶瓷材料中，Mg（1-x）SrxZr0.2Ti0.8O3基层状结构压电陶瓷材料的粒径在1~2μm；Na（1-y）SryCe0.15Ti0.85O3基层状结构压电陶瓷材料的粒径300~650nm。
3.根据权利要求1所述的一种无铅复合压电陶瓷材料，其特征在于，所述无铅复合压电陶瓷材料中的Mg（1-x）SrxZr0.2Ti0.8O3基层状结构压电陶瓷材料与Na（1-y）SryCe0.15Ti0.85O3基层状结构压电陶瓷材料按照摩尔比为0.65:0.35。
4.一种权利要求1~3任一项所述的无铅复合压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，通过以下步骤制备：
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