[发明专利]一种BiYO3掺杂BaTiO3基弛豫铁电体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷电介质材料领域，具体涉及一种BiYO₃掺杂BaTiO₃基弛豫铁电体及其制备方法。

背景技术

铁电体是一类特殊的电介质，其介电常数的特点是数值大、非线性效应强、有着显著的温度依赖性和频率依赖性。但是由于其结构的原因，很多铁电体的居里温度偏高，使其介电常数在较高温度时才有最大值，而在室温下介电常数远小于居里点的介电常数，从而大大限制了其使用性能。因此必须改变铁电体的结构使其居里温度降低、介电常数增大、适用的温度范围变宽，由此提出了弛豫铁电体(RFE)的概念。钙钛矿结构铁电体是目前研究最为广泛的一类铁电体，其结构简式为ABO₃。由于钙钛矿结构特有的几何松散性能够容纳不同尺寸的掺杂离子，所以不同A位或B位以及A位和B位复合能够得到许多复合钙钛矿结构固溶体和化合物，这类化合物自然成为许多学者竞相研究的对象。其中，前苏联学者等首次合成出具有弛豫性能的铌镁酸铅掀起了弛豫铁电体研究的新浪潮。区别于单独的弛豫现象和铁电现象，独特的弛豫特性将传统意义认为两者互无联系的说法打破，将两者完美结合在一起被人们称为弛豫型铁电体。与普通铁电体相比，弛豫铁电体介电性能方面最主要的两个特征弥散相变和频率色散。

目前，已经有许多学者对BaTiO₃(BT)基无铅弛豫铁电陶瓷材料进行了广泛的研究。目前的BT材料的工作范围窄，不适用于工业生产的需求，因此，发展弛豫铁电体是非常重要的。豫铁电体不仅具有高的介电性能，相对低的烧成温度，还具有由“弥散相变”引起的低的容温变化率。因此不论是制备工艺方面还是成本低廉方面，都被认为是替代多层陶瓷电容器的不二之选。

发明内容

本发明的目的在于提供一种BiYO₃掺杂BaTiO₃基弛豫铁电体及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明制备工艺简单，材料成本低，而且制得的弛豫铁电体具有较高的介电常数、低的介电损耗，有可能成为替代无铅BaTiO₃基弛豫型陶瓷材料在技术和经济上兼优的重要候选材料。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种BiYO₃掺杂BaTiO₃基弛豫铁电体，其制备材料包括BaTiO₃+xmol％BiYO₃，其中x＝2～30，xmol％表示摩尔百分比。

一种BiYO₃掺杂BaTiO₃基弛豫铁电体的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照摩尔比1:1称取BaCO₃和TiO₂混合形成混合物A，将混合物A进行球磨、烘干、压块后，于1120～1150℃保温2～3小时，形成纯相的BaTiO₃粉体，备用；

步骤二：按照摩尔比1:1称取Bi₂O₃和Y₂O₃混合形成混合物B，将混合物B进行球磨、烘干、压块后，于920～940℃保温2～3小时，形成纯相的BiYO₃粉体，备用；

步骤三：将步骤一得到的BaTiO₃粉体和步骤二得到的BiYO₃粉体按照BaTiO₃+xmol％BiYO₃混合后形成混合物C，其中x＝2～30，xmol％表示摩尔百分比，将混合物C与锆球石及去离子水，按照质量比为1:1:1混合后依次进行球磨、烘干、造粒、过筛，形成造粒料；

步骤四：将步骤三所得造粒料在110～120MPa的压强下制成试样，然后进行一次烧结；

步骤五：打磨、清洗步骤四中一次烧结好的试样后，在试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行二次烧结，得到BiYO₃掺杂BaTiO₃基弛豫铁电体。

进一步地，步骤三中，混合物C与锆球石及去离子水混合、球磨、烘干后形成烘干料，将质量浓度为4～6％的粘合剂添加至烘干料中进行造粒，粘合剂占烘干料质量的8～10％，造粒后分别过40目和80目筛取中间料，形成造粒料。

进一步地，所述粘合剂为聚乙烯醇水溶液。

进一步地，步骤三中球磨时间为4～6小时。