[发明专利]一种高致密BaTi2O5块体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高致密BaTi₂O₅陶瓷块体的制备方法。 

背景技术

由于具有介电、压电、铁电、热释电、光电及非线性光学等诸多优良性能，铁电材料表现出广泛的应用前景，其制备、结构、性能与应用业已成为当前新材料研究的热点之一。BaTi₂O₅是近年来发现的一种新型无铅铁电材料，其居里温度T_c为475℃，比传统BaTiO₃高约340℃，沿b轴方向的介电常数高达30000，具有与PbTiO₃相比拟的压电响应特性，而且绿色环保。因此，BaTi₂O₅被认为是一种性能优良特别是在高温环境中非常具有应用潜力的铁电新材料。 

近年来，人们先后采用溶胶-凝胶、水热合成、急冷、区熔等方法获得了BaTi₂O₅粉末、带材、微球和单晶块体等，但是这些产物的尺寸都很小(一般只有几微米～几毫米)，限制了其进一步应用。虽然目前也有制备大尺寸(直径＞10mm)BaTi₂O₅陶瓷块体的少量报道，但其致密度较低(＜90％)，难以满足应用需求。例如，H.Beltrán等人^[1]采用常压烧结法，在1200℃以下获得了BaTi₂O₅陶瓷块体，但大量气孔的存在导致其致密度很低；G.J.Li^[2]和J.Xu^[3]等人通过添加B₂O₃、ZrO₂和KF等烧结助剂，可在一定程度上提高BaTi₂O₅陶瓷的烧结致密度，但这些外加剂却对产品性能产生不利影响；R.Tu^[4]等人利用热压烧结制备BaTi₂O₅陶瓷块体，但受原料粒度的限制，致密度仍较低。因此，为实现BaTi₂O₅陶瓷的实际应用，急需寻找一种简便有效的制备高致密(致密度＞95％)BaTi₂O₅陶瓷块体的新方法。 

参考文献： 

[1]H.Beltrán，B.Gómez，N.Masó，E.Cordoncillo，P.Escribano.A.R.West，Journal of Applied Physics 97，084104(2005) 

[2]G.J.Li，R.Tu，T.Goto，Materials Research Bulletin 44，468(2009) 

[3]J.Xu and Y.Akishige，Applied Physics Letters 92，052902(2008) 

[4]R.Tu，T.Goto，Materials Transaction 47，2898(2006) 

发明内容

本发明的目的就是提供一种高致密BaTi₂O₅陶瓷块体的制备方法，该方法制备的BaTi₂O₅陶瓷块体的致密高，方法简便。 

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种高致密BaTi₂O₅陶瓷块体的制备方法，其特征在于它包括以下步骤： 

1)将BaTi₂O₅原料粉体放入行星式高能球磨机中进行研磨，研磨球材质为玛瑙，研磨介质为无水乙醇，球料比为3∶1～10∶1，球磨时间15～25h，转速200～400r/min，得到BaTi₂O₅微粉； 

2)将BaTi₂O₅微粉置入石墨模具中，整体移入放电等离子烧结炉中，在真空(10^-3～10^-1Pa)中以80～150℃/min的速率升温至980～1100℃，保温5～15min，并施加30～60MPa的轴向压力，然后随炉冷却至室温，获得BaTi₂O₅烧结体；