本发明专利技术涉及一种新型弛豫铁电固溶体陶瓷铌铟酸钡－钛酸铅及其制备方法。该陶瓷具有钙钛矿型结构，其化学式为（１－ｘ）Ｂａ（Ｉｎ０．５Ｎｂ０．５）Ｏ３－ｘＰｂＴＯ３，其中（０＜ｘ＜１）。该陶瓷体系的准同型相界（ＭＰＢ）范围是０．６０≤ｘ≤０．６６。该陶瓷的制备可以采用两步合成法或固相合成法。固相合成法制备的步骤如下：第一步，将初始原料按照化学计量比称重，混合研磨，烘干定型，加热至１１００－１１２０℃恒温４小时，获得预合成的样品；第二步，将上一步获得的产物重新研磨，烘干定型，再加热到１２６５－１３８０℃恒温３小时，即获得本发明专利技术中的弛豫铁电固溶体陶瓷。本发明专利技术制备的陶瓷属于含铅少的环保型陶瓷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新型弛豫型铁电固溶体陶瓷材料领域。
技术介绍
弛豫型铁电材料如(1-x)Pb (Mgl73Nb273) -XPbTiO3 (PMN-PT)和(l_x) I^b(Zni/3Nb2/3)-rfbTi03(PZN-PT等由于其优异的性能在医学、国防、民用等方面有着广泛而 实际的应用。该类材料由于具有高的机电耦合系数(k33 > 90% )和超高压电系数(d33 > 2000)而成为新一代的超声换能器、传感器和驱动器的核心压电材料。但是该类材料有两 个缺陷，第一，居里温度低(170°C )和MPB相变温度低(80-90°C )，因此容易退极化，实际 应用的温度范围窄；第二，这类材料中含有大量的铅，在使用过程中给环境和人类健康造 成危害，因此我们希望探索一种新型的高居里点、高性能的无铅、少铅弛豫铁电材料，希望 其成为下一代铁电压电材料的核心材料。(1-x)Ba(Mg1/3Nb2/3)-XPbTiO3(BMN-PT)和(l_x) Ba (Znl73Nb273) -XPbTiO3 (BZN-PT)作为一种少铅的驰豫铁电材料的研究已经有报道，它在一 定程度上解决了铅对环境和人类的危害问题，但是居里温度还是不够高，因此我们希望找 到一种居里点更高，性能更好的固溶体系。近年来，国内外都有越来越多的关于(I-X)Pbanv2Nlv2)-XPbTiO3(PIN-PT)的研 究。PIN-PT是一种优秀的弛豫铁电体，其组分在MPB区域有较高的居里温度(320°C)。 Ba(In1/2Nb1/2)属于A (B’ 1/2B” 1/2)03族化合物，属于复合钙钛矿结构，室温下属于三方相，它 有很好的介电驰豫性，经过研究认为，它应该和I^bTiO3形成完全固溶体系并且存在MPB区 域。众所周知，位于或接近MPB组成的化合物具有良好的压电和机电耦合性能。与PIN-PT 相比，该体系MPB组分的铅含量减少34% -40%，减少了对人类和生态环境的危害；另一方 面，随着PT含量的增加，BIN-PT呈现从普通介电体到驰豫体到普通铁电体的过渡，这为深 入了解钙钛矿型铁电固溶体的结构性能研究提供了理想的研究对象。目前国内外尚未发现 关于这一体系的研究报道。因此我们开展对BIN-PT固溶体系的研究。制备BIN-PT陶瓷，确 定MPB区域，测定陶瓷介电、压电和铁电性能；研究MPB区域组分的单晶生长、结构和性能； 系统研究该体系的结构与性能之间的关系，为探索新型铁电固溶体系提供指南。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在探索一种新型的高居里点、高性能的无铅、少铅弛豫铁电材料。选择固溶体铌铟酸钡-钛酸铅陶瓷作为研究对象，该陶瓷具有复合钙钛矿型结 构，其化学式组成为(1-x) Ba (Ina5Nba5) O3-XPbTiO3 (0 < χ < 1)，该陶瓷体系的MPB区域在 0. 60彡χ彡0. 66范围之内。该陶瓷材料的制备方法属于固相合成法，包括如下步骤第一步，将初始原料按照 (1-x)Ba(In0.5Nb0.5) O3-XPbTiO3 (0 < χ < 1)的化学式化学计量比称重，经充分混合研磨，烘 干成型，然后在1100-1120°C合成，获得预合成的样品；第二步，将合成的样品研磨，烘干成 型，在U65-1380°C烧结，即获得铌铟酸钡-钛酸铅压电陶瓷。3该陶瓷材料可以广泛用于换能器，激励器，电容器，驱动器，微波通讯，滤波器，超 声振荡器和压电蜂鸣器领域。附图说明图1为BIN-PT的粉末衍射图谱；图2为BIN-PT体系不同组成的介电温谱；图3为BIN-PT体系不同组成的电滞回线。具体实施例方式实施例1、以固相合成法合成 0. 40Ba(In0.5Nb0.5) O3-0.60PbT03将初始原料BaCO3, In2O3，Nb2O5，PbO, TiO2 按 Ba(Ina5Nba5)O3 和 PbTO3 的化学计量 比称重，经混合、研磨、烘干、成型，成型压力4MPa，然后在1120°C恒温4小时，经过固相反 应，得到钙钛矿相结构的0. 40Ba (Ina5Nba5) O3-O. 60 !1 化合物，把该产物重新粉碎、研磨、 烘干、成型，成型压力8MPa，再升温到1340°C烧结(恒温4小时)，即为本专利技术研制的铁电陶 瓷。通过对该组分陶瓷的介电性能测量，得到该组分陶瓷的居里点为100°C。实施例2、以 固相合成法合成 0. 36Ba (Ina5Nba5) O3-O. 64PbT03.将初始原料BaCO3, In2O3，Nb2O5，PbO, TiO2 按 Ba(Ina5Nba5)O3 和 PbTO3 的化学计量 比称重，经混合、研磨、烘干、成型，成型压力4MPa，然后在1120°C恒温4小时，经过固相反 应，得到钙钛矿相结构的0. 36Ba (Ina5Nba5) O3-O. 64Ι^Τ03化合物，把该产物重新粉碎、研磨、 烘干、成型，成型压力8MPa，再升温到1300°C烧结(恒温4小时)，即为本专利技术研制的铁电陶 瓷。通过对该组分陶瓷的介电性能测量，得到该组分陶瓷的居里点为165°C。实施例3、以 固相合成法合成 0. 34Ba (In0.5Nb0.5) O3-O. 66PbT03将初始原料BaCO3, In2O3，Nb2O5，PbO, TiO2 按 Ba(Ina5Nba5)O3 和 PbTO3 的化学计量 比称重，经混合、研磨、烘干、成型，成型压力4MPa，然后在1120°C恒温4小时，经过固相反 应，得到钙钛矿相结构的0. 34Ba (Ina5Nba5) O3-O. 66Ι^Τ03化合物，把该产物重新粉碎、研磨、 烘干、成型，成型压力8MPa，再升温到1300°C烧结(恒温4小时)，即为本专利技术研制的铁电陶 瓷。通过对该组分陶瓷的介电性能测量，得到该组分陶瓷的居里点为193°C。实施例4、以固相合成法合成 0. 20Ba (In0.5Nb0.5) O3-O. 80PbT03将初始原料BaCO3, In2O3，Nb2O5，PbO, TiO2 按 Ba(Ina5Nba5)O3 和 PbTO3 的化学计量 比称重，经混合、研磨、烘干、成型，成型压力4MPa，然后在1100°C恒温4小时，经过固相反 应，得到钙钛矿相结构的0. 20Ba (Ina5Nba5) O3-O. 80 !1 化合物，把该产物重新粉碎、研磨、 烘干、成型，成型压力8MPa，再升温到1280°C烧结(恒温4小时)，即为本专利技术研制的铁电陶 瓷。通过对该组分陶瓷的介电性能测量，得到该组分陶瓷的居里点为344°C。权利要求1.一种新型弛豫铁电固溶体铌铟酸钡-钛酸铅陶瓷，其特征在于该陶瓷具有复合钙钛 矿型结构，其化学式组成为(I-X)Ba(Ina5Nba5)O3-XPbTiO3，其中0 < χ < 1。2.一种如权利要求1所述的铌铟酸钡-钛酸铅陶瓷，其特征在于该陶瓷体系的MPB区 域在0. 60 ^ χ ^ 0. 66范围之内。3.—种权利要求1的铌铟酸钡-钛酸铅陶瓷的制备方法，其特征在于该制备方法属 于固相合成法，包括如下步骤第一步，将初始原料按照(I-X)Ba(Ina5Nba5)O3-XmyriC^O <x< 1的化学式化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型弛豫铁电固溶体铌铟酸钡－钛酸铅陶瓷，其特征在于该陶瓷具有复合钙钛矿型结构，其化学式组成为（１－ｘ）Ｂａ（Ｉｎ↓［０．５］Ｎｂ↓［０．５］）Ｏ↓［３］－ｘＰｂＴｉＯ↓［３］，其中０＜ｘ＜１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：龙西法，李修芝，王祖建，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]
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