[发明专利]一种高温无铅压电陶瓷及其制备方法

说明书

一种高温无铅压电陶瓷，其特征在于组成通式为：(1‑x)Bi_0.96La_0.06FeO₃‑xBa_0.97(Na_1/2Al_1/2)_0.03(Cu_1/3Ta_2/3)O₃+0.05BiVO₄；其中x表示摩尔分数，0.05<x<0.4。这种陶瓷用分步合成、等静压、微波烧结、不同电压类型极化方法相结合制备而成，该系列产品环境友好型、稳定性好，具有优良的压电性能，高的温度稳定性，退极化温度超过500℃，适合在高温领域应用。

技术领域

本发明涉及高温领域应用的无铅压电陶瓷材料，具体是一种ABO₃型钙钛矿结构Bi_0.96La_0.06FeO₃基的具有高温度稳定性的无铅压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

高温压电传感器具有结构简单、体积小、响应快、使用寿命长、受外界干扰

小等优点，被广泛应用于原子能、航空航天、汽车、冶金与石油化工等工业的振

动与冲击测量。随着这些工业领域快速发展，这些电子设备的工作环境极为苛刻，对压电材料的工作温度上限也提出了更高的要求。目前高温压电材料和器件主要是使用单晶材料，生产工艺复杂，价格昂贵，不利于大规模应用。压电陶瓷可以制备成任意形状的器件，制备工艺简单，成本较低。因此，开发具有优异性能的高温压电陶瓷材料已成为当务之急。

BiFeO₃基压电陶瓷具有优良的压电性能与高温稳定性，同时是绿色环保的无铅材料体系，在高温压电传感器领域具有广阔的应用前景。由于BiFeO₃体系陶瓷烧结时Bi³⁺易挥发，Fe³⁺离子变价(Fe³⁺→Fe²⁺)，产生氧空位，导致室温漏电流大，难以极化，所以这一体系陶瓷在压电材料领域的应用较少。缺陷是BiFeO₃基压电陶瓷的重要特征，也是决定压电铁电性能关键因素。缺陷与其毗邻离子化学键的变异、缺陷与电畴的耦合，缺陷形成的内部电场对材料的绝缘性、压电性能及温度特性都有明显的影响。同时，掺杂效应和气氛烧结与缺陷的生成密切相关。但是这些缺陷在高温的不稳定特性，对BiFeO₃基压电陶瓷的压电性能及高温稳定性带来不利影响。因此，利用缺陷的功能效应，优化缺陷结构，改善陶瓷压电性能、温度特性与高温电导，是当前压电陶瓷发展中一个新兴的技术支撑。

发明内容

本发明的目的是正对现有技术的不足，而提供一种高温无铅压电陶瓷及其制备方法。这种陶瓷材料具有优良压电性能、兼顾高温度稳定性、退极化温度≥500^oC、环境友好型、稳定性好、压电性能好，适合500^oC以上高温条件下使用。这种方法的优点是制备工艺简单、成本低。

实现本发明目的的技术方案是：

一种高温无铅压电陶瓷，组成通式为：