[发明专利]锆钛酸铅热释电陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锆钛酸铅热释电陶瓷材料，其特征在于：该材料的组成通式为：

(Pb_1+δ)(Fe_1/2Nb_1/2)_y(Zr_xTi_1-x)_1-yO₃+wA+vB，

其中，A为多价态阳离子、B为单价态阳离子，

δ为0～0.05、x为0.80～0.95、y为0.15～0.30、w为0～0.1、v为0～0.1。

2.根据权利要求1所述的热释电陶瓷材料，其特征在于：A为Mn；B为Si和/或Al。

3.根据权利要求1所述的热释电陶瓷材料，其特征在于：δ为0.001～0.01、x为0.83～0.90、y为0.15～0.20、w为0.001～0.05优选为0.005～0.05、v为0.001～0.01优选为0.003～0.005。

4.一种制备权利要求1所述的锆钛酸铅热释电陶瓷材料的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

a)首先按照组成通式(Pb_1+δ)(Fe_1/2Nb_1/2)_y(Zr_xTi_1-x)_1-yO₃+wA+vB，其中，A为多价态阳离子、B为单价态阳离子，δ为0～0.05、x为0.80～0.95、y为0.15～0.30、w为0～0.1、v为0～0.1，称取化学计量比的Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、Fe₂O₃、Nb₂O₅、多价态阳离子碳酸盐和单价态阳离子氧化物原料粉体；用湿法球磨工艺将原料粉体球磨20～28h，其中，原料粉体:球:水的重量比为1:(1.3～1.8):(0.4～1.0)；烘干后压块，然后以2～4℃/min的速率升温至700～900℃，于大气下合成1～3小时，得到陶瓷粉体；

b)将陶瓷粉体粉碎、过筛；再用湿法球磨工艺球磨20～28h，其中，陶瓷粉体:球:水的重量比为1:(1.6～2.0):(0.5～0.7)；烘干后，加入陶瓷粉体重量5～8wt.%的浓度为3～9at%的粘结剂溶液；经造粒、陈化22～26h并过筛，压制成型；升温至750～850℃排塑，制得陶瓷胚体；

c)将陶瓷坯体进行热压烧结，烧结的工艺条件为：以1～4℃/min的速率升温至800～900℃时开始通氧气，氧气流量为1～3L/min，并保温0.5～1.5小时；然后以1.5～3℃/min的速率升温，并同时以0.05～0.15MPa/min的速率加压，升温至1100～1300℃时且压强至10～40MPa，保温保压1～5小时；之后以1.5～3℃/min的速率降温，并同时以0.05～0.15MPa/min速率卸压，当降温至800～900℃且压强至环境大气压时，再以2～4℃/min速率降温至400℃，最后自然冷却室温，就得到高致密的PFN-PZT陶瓷材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b)中，所述的压制成型是指先预压再于0.5～1.0MPa下等静压压制成型。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b)中，所述的粘结剂溶液为PVA粘结剂溶液。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述的热压烧结是将陶瓷坯体置于耐高温耐高压的SIC坩埚中，并用耐高温且不与陶瓷坯体反应的粉料覆盖后，放入高温热压炉中进行热压烧结。