[发明专利]一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷及其织构化制备方法

说明书

本发明公开了一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷及其织构化制备方法，是以BaCO₃和TiO₂为主要原料，以CaCO₃和ZrO₂为惨杂剂，以SrTiO₃为晶种制成，其中，BaCO₃、TiO₂、CaCO₃和ZrO₂的摩尔比为（Ba_0.85Ca_0.15）（Zr_0.1Ti_0.9）O₃，SrTiO₃的质量百分比含量为2.5‑10%。本发明的压电陶瓷具有压电性能好，居里温度高，压电常数高的特点，且本发明的方法具有烧结温度低的特点。

技术领域

本发明涉及一种压电陶瓷及其织构化制备方法，特别是一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷及其织构化制备方法。

背景技术

压电陶瓷材料因具有机械能-电能相互转化的性能，被广泛地应用在航空航天、医疗、生活艺术等各领域。无铅压电陶瓷由于不含铅、不污染环境，符合人类社会可持续发展的要求，因而备受产业界和研究人员的青睐。其中，钛酸钡（BaTiO3，BT）基无铅陶瓷体系更是受到广泛关注。Ren等人通过对BT基无铅压电陶瓷的A位和B位同时进行复合掺杂改性，成功研制出高压电性能的Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3无铅压电陶瓷材料，该系的压电常数达620PC/N。通过对BT基的A位和B位同时进行复合掺杂改性，得到的新配方虽然提高了其压电性能，但是居里温度没有明显改善，反而更低了。因此，在保持BCZT基无铅压电陶瓷高压电性能的情况下，如何提高居里温度和压电常数，适当降低烧结温度成为BCZT陶瓷领域研究的新热点，具有很重大的研究价值和意义。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷及其织构化制备方法。本发明的压电陶瓷具有压电性能好，居里温度高，压电常数高的特点，且本发明的方法具有烧结温度低的特点。

本发明的技术方案：一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，是以BaCO₃和TiO₂为主要原料，以CaCO₃和ZrO₂为惨杂剂，以SrTiO₃为晶种制成，其中，BaCO₃、TiO₂、CaCO₃和ZrO₂的摩尔比为（Ba_0.85Ca_0.15）（Zr_0.1Ti_0.9）O₃，SrTiO₃的质量百分比含量为2.5-10%。

前述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，所述SrTiO₃的质量百分比含量为4-7%。

前述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，所述SrTiO₃的质量百分比含量为5%。

一种如前述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷的织构化制备方法，包括如下步骤：

1）将BaCO₃、TiO₂、CaCO₃、ZrO₂和SrTiO₃分别烘干，得A品；

2）将A品混合并搅拌均匀，得B品；

3）将B品制成流延浆料，在流延机上流延挤出，制成80-120μm厚的流延料；

4）将3-10层流延料利用静等压机在20-30MPa压力下制成0.8-1.2mm厚度，裁剪成圆片，得C品；

5）将C品放入1250-1350℃下，保温2-4小时，随炉自然冷却，得D品；