[发明专利]铁酸铋‑钛酸铅‑钛酸钡三元体系高温压电陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种铁酸铋-钛酸铅-钛酸钡三元体系高温压电陶瓷，其特征在于：具有以下的组成及质量摩尔分数：

(1-x)BF-xPT-0.15BT，即BF-PT-BT三元体系中的铁酸铋：钛酸铅：钛酸钡的摩尔量之比为(1-x)：x:0.15，且0.19≤x≤0.23。

2.根据权利要求1所述铁酸铋-钛酸铅-钛酸钡三元体系高温压电陶瓷，其特征在于，化学式还满足如下数值关系：x＝1:(0.19～0.23)。

3.一种铁酸铋-钛酸铅-钛酸钡三元体系高温压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.合成BF-PT-BT粉体：

以纯的Bi₂O₃、Fe₂O₃、PbO、TiO₂、BaCO₃和MnO₂为原料，按制备化学式为(1-x)BF-xPT-0.15BT的BF-PT-BT三元体系所需化学计量比称取上述原料，即控制BF-PT-BT三元体系中的铁酸铋：钛酸铅：钛酸钡的摩尔量之比为(1-x)：x：0.15，且0.19≤x≤0.27；将称量后的上述原料进行混合，通过至少一次的研磨、筛分和高温煅烧工艺得到颗粒细小且均匀的BF-PT-BT合成粉体；

b.成型素坯：

在所述步骤a中制备好的BF-PT-BT合成粉体中滴加质量浓度不低于5％的粘结剂PVA，进行造粒，粘结剂PVA滴加量至少为BF-PT-BT合成粉体质量的7％，之后在100MPa下将BF-PT-BT合成粉体和粘结剂PVA的混合料初步进行压力成型为最小直径为12mm且最小厚度为1mm的圆片坯料，随后进行至少200MPa等静压成型为初坯，在等静压后，对初坯进行排胶，最后获得BF-PT-BT素胚，排胶工艺曲线为：

第一阶段从室温开始，经过720min升温至450℃后进行保温至少3h，再经过300min升温至600℃后至少保温3h，然后随炉冷却，即完成排胶工艺过程，得到BF-PT-BT预制体坯料；

c.烧结陶瓷：

将在所述步骤b中制备的BF-PT-BT预制体坯料放在坩埚中密封烧结，烧结曲线为：从室温开始以5℃/min的升温速度升温至1100-1200℃，然后保温至少2h，再随炉冷却，最终制得BF-PT-BT三元体系高温压电陶瓷产品。

4.根据权利要求3所述铁酸铋-钛酸铅-钛酸钡三元体系高温压电陶瓷的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，通过至少一次的研磨、筛分和高温煅烧工艺如下：按照如下的料球水的球磨工艺比例进行第一次球磨：

将称量后的上述原料共计30g放入球磨罐中，然后加入30ml去离子水和重量为45g不同直径大小与形状的氧化锆小球进行第一次球磨至少24h；

然后将经过第一次球磨后得到的浆料进行第一次过筛处理，经过筛网滤出氧化锆小球，再将浆料倒入陶瓷碗中，碗口覆盖铝箔，放入的烘箱中在至少120℃下对浆料进行烘干得到干燥的粉料，然后粉料过至少120目的网筛后，再将过筛后的粉料放入坩埚中进行第一次高温煅烧合成BF-PT-PT粉体，第一次高温煅烧工艺曲线为：

煅烧的第一阶段为从室温开始按照至少5℃/min的升温速度升温至450℃，保温至少2h，再进行煅烧的第二阶段，煅烧的第二阶段按照至少5℃/min的升温速度升温至750-850℃，再保温至少4h，在完成煅烧的第二阶段后，随炉冷却，即完成第一次高温煅烧过程；

在第一次高温煅烧完成后，将第一次高温煅烧后得到的合成粉料再进行研细处理，放入球磨罐中，进行第二次球磨，第二次球磨工艺与第一次球磨工艺相同，在经过第二次球磨之后，将球磨后得到的浆料进行第二次过筛处理，第二次过筛处理工艺与第一次过筛处理工艺相同，再进行与第一次高温煅烧工艺相同的第二次高温煅烧，然后再进行与第一次球磨工艺相同的第三次球磨过程，在第三次球磨后出料烘干，然后过至少120目筛，得到颗粒细小且均匀的BF-PT-BT合成粉体。

5.根据权利要求3所述铁酸铋-钛酸铅-钛酸钡三元体系高温压电陶瓷的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，在按制备化学式为(1-x)BF-xPT-0.15BT的BF-PT-BT三元体系所需化学计量比称取原料时，按照化学式还满足如下数值关系：x＝1：(0.19～0.23)，来控制钛酸铅去用量。