[发明专利]一种基于3D打印的高性能PZT压电陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印的高性能PZT压电陶瓷及其制备方法，所述高性能PZT压电陶瓷的化学通式为：Pb_nSr_m(Mg_eNb_f)_xZr_yTi_zO₃+a％BaCO₃+b％NiC₂O₄+c％SiO₂；其中，m、n、x、y、z、e、f表示相应的摩尔分数，且m+n＝1，x+y+z＝1，e+f＝1；a％、b％、c％表示相应材料所占Pb_nSr_m(Mg_eNb_f)_xZr_yTi_zO₃的质量百分比。本发明所述的一种基于3D打印的高性能PZT压电陶瓷及其制备方法，通过在常规PZT压电陶瓷中掺杂Ni2Si、Ba(No3)2，于成品中形成BaCO₃、NiC₂O₄、和SiO₂，并且先合成Pb(Mg_eNb_f)O₃再加入PZT系统去实现高密度，制备工艺简单，制得的产品各项性能指标性能优异，具有高密度、高功率、高效率、高品质因素、高介电常数、低介电损耗的特点，能够满足人们的使用需求，广泛适用于振荡器、谐振器、滤波器、延迟线、变压器等传感器上。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷材料技术领域，特别涉及一种基于3D打印的高性能PZT压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷是一种实现机械能与电能相互转化的功能陶瓷材料，它既具有铁电陶瓷的一般性能，又具有独特的压电性能。压电陶瓷材料由于具有独特的压电性能，优异的机电耦合性能及介电性和弹性性能，且制备工艺简单、体积小、不受电磁干扰、成本低等特点，因此在航天、信息、生物、精密仪器等高新技术领域及工业生产中都得到了广泛应用。

压电陶瓷的应用主要分两个方面：压电振子和换能器。在压电振子应用方面，主要是振荡器、谐振器、滤波器、延迟线、变压器等。压电陶瓷变压器是20世纪50年代开始研制的一种新型压电器件，具有升压比高、重量轻、体积小、驱动电压低、无泄漏电磁场等优点，目前压电变压器已用于电子计算机显示设备、雷达显示器、扫描电子显微镜、静电除尘、离子发生器和压电材料的极化等所需高压设备中。在换能器应用方面，主要是传声器、超声换能器、测量仪器等。

然而，随着各行业的不断发展，对压电陶瓷材料的压电性能和力学性能提出了更高的要求。压电陶瓷材料由于陶瓷材料自身的低断裂韧性，导致性能不稳定，大大降低材料的可靠性，在实际应用中受到了一定限制。对于压电陶瓷的增韧研究上，虽然通过增加第二相可以在一定程度上改善压电陶瓷的断裂韧性，但是与此同时也会降低其压电性能，因此提供一种兼具高压电性能和高力学性能的压电陶瓷材料及其制备方法具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于3D打印的高性能PZT压电陶瓷及其制备方法，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于3D打印的高性能PZT压电陶瓷，所述高性能PZT压电陶瓷的化学通式为：Pb_nSr_m(Mg_eNb_f)_xZr_yTi_zO₃+a％BaCO₃+b％NiC₂O₄+c％SiO₂；

其中，m、n、x、y、z、e、f表示相应的摩尔分数，且m+n＝1，x+y+z＝1，e+f＝1；