[发明专利]一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法

说明书

一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法，本发明涉及多铁陶瓷及其制备方法。本发明是要解决现有的单相多铁材料铁酸铋的磁性弱的技术问题。本发明的单相多铁陶瓷材料的化学表达式为Ba_0.7Ca_0.3FeTaO₃。制法：碳酸钡、碳酸钙三氧化二铁和五氧化二钽粉末混合后湿法球磨，烘干后放在管式炉预烧，然后再湿法球磨，烘干后加入粘结剂压制成预制体，再将预制体于管式炉中烧结，得到单相多铁陶瓷材料。单相多铁陶瓷材料在室温下是四方相结构，同时具有铁磁性和铁电性，可用于电气、电子领域。

技术领域

本发明涉及多铁陶瓷及其制备方法。

背景技术

多铁性材料是指在同一种相中存在两种或者两种以上铁序的材料，是由瑞士科学家Schmid于1994年首次提出，其中铁序包括铁磁序、铁电序、铁弹序和铁涡序。而研究最多的多铁材料是磁性与铁电性共存的磁电多铁材料，一般将磁性(铁磁、亚铁磁、反铁磁和非共线磁性等)与铁电性共存的材料称为磁电多铁材料。在磁电多铁材料中，磁性与铁电性之间存在一定的耦合效应，在信息存储、自旋电子器件、电容-电感一体化器件和微波吸收技术领域存在着广泛的应用前景。但是目前能够应用的单相多铁材料非常稀少，因为从经验角度看磁性与铁电性具有一定的互斥性，再加上多数材料的磁性居里温度和铁电居里温度低于室温，所以就使得在室温下能够应用的单相多铁材料更少了。目前研究最多的室温单相多铁材料是铁酸铋(BiFeO₃)，它在室温下同时具有铁电性和反铁磁性，铁电居里温度约1103K，铁磁尼尔温度约643K。但是由于具有反铁磁性，所以能表现出来的宏观磁性非常弱，也就限制了铁酸铋作为多铁材料的应用。

发明内容

本发明是要解决现有的室温共存反铁磁性和铁电性的单相多铁材料铁酸铋磁性弱的技术问题，而提供一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法。

本发明的单相多铁陶瓷材料的化学表达式为Ba_0.7Ca_0.3FeTaO₃，简写为BCFT，且为棒状晶粒构成的陶瓷材料。

上述的单相多铁陶瓷材料的制备方法，按以下步骤进行：

一、将碳酸钡(BaCO₃)、碳酸钙(CaCO₃)、三氧化二铁(Fe₂O₃)和五氧化二钽(Ta₂O₅)粉末按照Ba_0.7Ca_0.3FeTaO₃的化学计量比称量并混合均匀，得到混合粉末；

二、将步骤一得到的混合粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12～48h，得到悬浊液A；

三、将步骤二得到的悬浊液A烘干，得到粉末A，然后再将该粉末A放入管式炉中，在温度为1100～1250℃的条件下保持3～6h，得到预烧粉末；

四、将步骤三得到的预烧粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12～48h，得到悬浊液B；

五、将步骤四得到的悬浊液B烘干，得到粉末B，然后按20g粉末B加入1～3ml质量百分浓度为5％～10％的聚乙烯醇溶液的比例，向粉末B中加入聚乙烯醇溶液，混合均匀后，加入模具中，压制成预制体；

六、将步骤五中得到的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至500～700℃保温2～5h，进行排胶处理；

七、将步骤六中得到的排胶之后的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至1250～1500℃烧结3～8h，得到单相多铁陶瓷材料。