[发明专利]钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷及制备方法和应用在审

专利信息
申请号: 201910764117.X 申请日: 2019-08-19
公开(公告)号: CN110540423A 公开(公告)日: 2019-12-06
发明(设计)人: 翟继卫;闫非;沈波 申请(专利权)人: 同济大学
主分类号: C04B35/475 分类号: C04B35/475
代理公司: 31225 上海科盛知识产权代理有限公司 代理人: 陈亮<国际申请>=<国际公布>=<进入国
地址: 200092 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 钛酸铋钠基 工业化批量生产 环境友好型材料 制备方法和应用 化学计量比 频率稳定性 储能陶瓷 二次球磨 高温烧结 固相反应 化学组成 介质材料 脉冲功率 密度陶瓷 陶瓷生坯 陶瓷样品 制备工艺 制备过程 高储能 预合成 储能 次球 粉体 造粒 煅烧 陈腐 陶瓷 应用
【权利要求书】:

1.钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷,其特征在于,该陶瓷的化学组成为(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xSrNb0.5Al0.5O3,其中x=0.15~0.35。

2.根据权利要求1所述的钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷,其特征在于,上述化学组成中的x优选0.30。

3.如权利要求1所述的钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷的制备方法,其特征在于,使用固相反应法制备得到相应的储能陶瓷,具体采用以下步骤:

选取纯度大于98%的Bi2O3、Na2CO3、TiO2、SrCO3、Al2O3和Nb2O5作为原料;

按照化学式(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xSrNb0.5Al0.5O3,x=0.15~0.35称取原料,并通过一次球磨工艺混合均匀,得到初始的原料粉体;

将原料粉体在密闭条件下于800-850℃下煅烧3-4h,得到预合成的陶瓷粉体;

将预合成的陶瓷粉体进行二次球磨,在100℃下烘干,经造粒、陈腐、模压成型得到陶瓷坯体;

将陶瓷坯体在500-600℃下进行排胶处理5-8h,排胶后的陶瓷坯体在密闭条件下烧结,烧结温度为1150~1180℃,升温速率3-4℃/min,保温时间2-3h,自然随炉冷却到室温后得到钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷。

4.根据权利要求3所述的钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷的制备方法,其特征在于,一次球磨及二次球磨时采用无水乙醇和ZrO2球作为球磨介质,ZrO2球与原料的质量比为1.5~2.0:1,无水乙醇与原料的质量比1.2~1.5:1。

5.根据权利要求3所述的钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷的制备方法,其特征在于,一次球磨及二次球磨时的转速为350-450r/min,球磨时间为12-24h。

6.根据权利要求3所述的钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷的制备方法,其特征在于,造粒时使用6-8wt%的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂。

7.根据权利要求3所述的钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷的制备方法,其特征在于,陈腐是将造粒好的原料粉体置于密闭环境中,并在室温下放置24-48h,使造粒时添加的PVA在原料粉体中进行扩散,提高PVA在原料粉体中的均匀性。

8.根据权利要求3所述的钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷的制备方法,其特征在于,模压成型时的压力控制在100-150MPa。

9.根据权利要求3所述的钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷的制备方法,其特征在于,烧结温度优选为1175℃,保温时间优选为2h。

10.如权利要求1所述的钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷的应用,其特征在于,该钛酸铋钠基高储能密度和功率密度陶瓷能够用于高功率微波武器、激光武器、电磁发射器、混合动力电动车等脉冲功率体系中。

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