[发明专利]一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法

说明书

本发明提供一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法，包括以下步骤：S1：采用固相法合成陶瓷基体粉末；S2：采用两步熔盐法合成片状模板晶粒；S3：将步骤S1得到的基体粉末和步骤S2得到的模板晶粒混合；S4：对步骤S3得到的混合粉体进行造粒，将造粒后的颗粒装入模具中并压制成为陶瓷生坯；S5：将步骤S4所得的陶瓷生坯进行排胶、烧结，得到织构陶瓷。该方法工艺简单、易于操作、成本低廉，节约实验成本与设备投入，能制备出织构度较高且压电性能优良的织构陶瓷。

技术领域

本发明属于钛酸铋钠制备技术领域，具体涉及一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法。

背景技术

压电材料是实现电能与机械能相互转换的功能材料，用其制作的传感器、制动器、加速器、传动器等功能转换器，在热、力、声、光、电、磁、湿等领域发挥着重要作用。相较于普通的压电陶瓷，压电单晶具有极高的各向异性，因此其压电效应远远优于压电陶瓷。然而，压电单晶的制备工艺复杂、成本高昂、周期较长，并且难以制备大尺寸单晶，这些都严重制约了压电单晶的广泛应用。研究者们希冀实现一种既在制备工艺方面简单可行，又在压电性能方面可与压电单晶相比拟的压电陶瓷，因此将压电单晶的优良性能与压电陶瓷的简单制备工艺结合起来，从而得到了一种新型的压电陶瓷——织构陶瓷。

现有的织构陶瓷的制备方法主要有热处理技术；磁场定向技术；模板晶粒生长技术；反应模板生长技术。以上几种制备工艺的流程较多，实验过程复杂。

发明内容

为解决现有的织构陶瓷的制备方法流程较多，实验过程复杂的问题，本发明提供一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法。

本发明采用如下的技术方案：

一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用固相法合成陶瓷基体粉末；

S2：采用两步熔盐法合成片状模板晶粒；

S3：将步骤S1得到的基体粉末和步骤S2得到的模板晶粒混合；

S4：对步骤S3得到的混合粉体进行造粒，将造粒后的颗粒装入模具中干压成型得到陶瓷生坯；

S5：将步骤S4所得的陶瓷生坯进行排胶、烧结，得到织构陶瓷。

进一步地，步骤S1中使用所述固相法进行合成时，包括以下步骤：

S11：以Na₂CO₃、Bi₂O₃和TiO₂为原料按照Bi_1/2Na_1/2TiO₃化学式的化学计量比称量配制粉体；

S12：将粉体以无水乙醇为介质球磨4h；

S13：将球磨后的粉体干燥，干燥后将粉体在800ºC的温度下进行烧结2h。

进一步地，步骤S2中使用两步熔盐法合成片状模板晶粒包括以下步骤：

S21：以Bi₂O₃和TiO₂为原料按照Bi₄Ti₃O₁₂化学式的化学计量比称量配料得到粉体；

S22：将粉体以无水乙醇为介质球磨4h，并在球磨时加入与粉体总质量比为1:1的氯化钠；

S23：将球磨后的粉体干燥后在960ºC的温度下进行烧结2h，之后对所得的产物进行清洗，得到Bi₄Ti₃O₁₂前驱体；

S24：以Bi₄Ti₃O₁₂前驱体、Na₂CO₃和TiO₂为原料按照Bi_1/2Na_1/2TiO₃化学式的化学计量比称量配制物料；