[发明专利]铁酸铋-钨铁酸铅多铁陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁酸铋-钨铁酸铅多铁陶瓷及其制备方法，属于电子陶瓷领域。

背景技术

多铁性原是指具有铁电、铁磁或铁弹中两者或两者以上性能，现在也把反铁电性、反铁磁性及螺旋铁磁性包括进来，其中铁磁电材料近年来引起了人们极大的兴趣。铁磁电材料同时具有铁电性和磁性，可由电场诱导产生磁化，同时磁场也可以诱发电极化，此性质被称为磁电效应。这种磁和电的相互控制在信息储存、自旋电子器件方面，磁传感器以及电容-电感一体化器件方面都有极其重要的应用前景。

BiFeO₃是少数在室温下同时具有铁电性和磁性的铁磁电材料之一，BiFeO₃的磁结构为空间调制的不均匀的反铁磁自旋序，自旋按非公度正弦排列，周期约为62nm，导致各个离子的磁矩相互抵消，宏观上表现出弱的磁性，这就大大地限制了其应用。如果能够通过掺杂，打破其自旋排列的周期性，可以获得增强的磁性[Yao Wang，Ce Wen Nan，Applied Physics Letters，2006，89：052903.]，并有可能获得大的磁电耦合效应，使其同时有铁电和铁磁性，它将会有更大的应用价值。

发明内容

为了稳定BiFeO₃的结构，增强其铁电-铁磁性能，本发明提供了一种铁酸铋-钨铁酸铅多铁陶瓷及其制备方法，通过增加铁的含量来改善磁性，采用铁酸铋与钨铁酸铅复合形成固溶体以及高温入炉工艺，使其磁电性能和工艺性能都得到了大大的提高。

本发明的技术方案是：

铁酸铋-钨铁酸铅多铁陶瓷的化学组成通式为：(1-x)BiFeO₃-xPb(W_1/3Fe_2/3)O₃，其中：0＜x＜0.4，x为摩尔分数。

具体制备方法为：

(1)将三氧化二铁、三氧化二铋、氧化铅、三氧化钨，按化学计量比为(1-x)BiFeO₃-xPb(W_1/3Fe_2/3)O₃，其中：0＜x＜0.4，x为摩尔分数。

(2)将步骤(1)配好的料放入球磨机中混料，要求混合均匀，得到球磨料；

(3)采用气流喷雾造粒机对球磨料进行造粒，得到颗粒直径为0.001～1毫米的粉体颗粒；

(4)将步骤(3)得到的粉体颗粒放入压机中压制成陶瓷坯体；

(5)将步骤(4)成型的坯体放入炉中排胶，排胶结束以后，随炉冷却，得到素片；

(6)炉子预先升温至750～1100℃，将素片放入烧结炉中，保温0.1～1小时，然后取出，制得铁酸铋-钨铁酸铅多铁陶瓷。

本发明的有益效果是：采用钨铁酸铅对铁酸铋进行掺杂，在基本上不改变体系中铁的含量的情况下，有效地改善了材料的稳定性和提高了材料的铁电性能。掺杂改性后，减少了氧空位，增强了绝缘性和铁电性，抑制杂相的出现，同时破坏螺旋磁结构，使材料呈现较好的铁磁性。同时采用高温入炉、短时间保温工艺，可以大大减少杂相的出现，改善了其工艺性能。

附图说明

图1为本发明0.96BiFeO₃-0.04Pb(W_1/3Fe_2/3)O₃陶瓷的介电温谱。

图2为本发明0.90BiFeO₃-0.10Pb(W_1/3Fe_2/3)O₃陶瓷的介电温谱。

图3为本发明0.65BiFeO₃-0.35Pb(W_1/3Fe_2/3)O₃陶瓷的介电温谱。

具体实施方式

实施例1：