一种高晶粒定向压电陶瓷材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高晶粒定向压电陶瓷材料的制备方法，该高晶粒定向压电陶瓷材料的化学通式为XaYbOc，其中，X与Y分别为Ca、Nd、Ti、Nb或Sr中的一种元素，且X与Y不同，O为氧元素，a，b，c均为正整数，且a，b，c之间满足正负电荷数平衡，该方法包括以下步骤：(1)采用固相法结合球磨工艺制备类球形粉体XaYbOc；(2)采用熔盐法制备片状粉体XaYbOc；(3)将类球形粉体XaYbOc与片状粉体XaYbOc混合、热压成型，得到高晶粒定向压电陶瓷材料XaYbOc。与传统晶粒定向技术如热锻法和流延成型法相比，本发明专利技术制备的高晶粒定向压电陶瓷材料具有晶粒定向程度更高且密度更高，且制备工艺简单等特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，该高晶粒定向压电陶瓷材料的化学通式为XaYbOc，其中，X与Y分别为Ca、Nd、Ti、Nb或Sr中的一种元素，且X与Y不同，O为氧元素，a，b，c均为正整数，且a，b，c之间满足正负电荷数平衡，该方法包括以下步骤：(1)采用固相法结合球磨工艺制备类球形粉体XaYbOc；(2)采用熔盐法制备片状粉体XaYbOc；(3)将类球形粉体XaYbOc与片状粉体XaYbOc混合、热压成型，得到高晶粒定向压电陶瓷材料XaYbOc。与传统晶粒定向技术如热锻法和流延成型法相比，本专利技术制备的高晶粒定向压电陶瓷材料具有晶粒定向程度更高且密度更高，且制备工艺简单等特点。【专利说明】—种高晶粒定向压电陶瓷材料的制备方法
本专利技术涉及一种压电陶瓷材料的制备方法，尤其是涉及。
技术介绍
高温压电传感技术在化工、材料制备、汽车、航空和发电等方面有重要的应用。能在300°C以上高温下稳定工作的高温压电加速度计已被广泛应用于航空、航天、核能、发电、 冶金、船舶和化工等军事和民用领域，用以 对系统进行检测和控制等。高温压电材料(包括陶瓷和单晶)是高温压电传感器的核心元件。我国从二十世纪七十年代末就积极开展对高温压电传感器的研究与开发，但始终没能取得令人满意的进展，其中一个主要原因就是对高温压电陶瓷材料的研究未取得实质性突破。在国内，目前尚无性能优良、使用温度高于350°C的高温压电传感器产品。目前，一些压电单晶已经是重要的商用压电材料，但是与压电单晶相比，压电陶瓷具有更低的制备成本。这类高温压电陶瓷的自发极化往往限于其a-b面，它们的性能可以采用制备高度晶粒取向的陶瓷来优化和提高。热锻和流延模板成型法(TGG)是目前制备高度晶粒取向的陶瓷的主要方法，然而热锻和流延模板成型法分别具有密度较低和晶粒取向程度不高等特点。为了促进压电陶瓷在高温传感器的进一步应用，就十分有必要制备具有高密度和高晶粒定向的压电陶瓷，以提高其灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决现有压电陶瓷晶粒定向技术中定向程度及密度不高等问题，而在此基础上结合热锻和流延I旲板成型法(TGG)的优点而提出一种闻晶粒定向压电陶瓷材料的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:，该高晶粒定向压电陶瓷材料的化学通式为XaYb0。，其中，X与Y分别为Ca、Nd、T1、Nb或Sr中的一种元素，且X与Y不同，0为氧元素，a，b，c均为正整数，且a，b，c之间满足正负电荷数平衡，该方法包括以下步骤:(I)采用固相法结合球磨工艺制备类球形粉体XaYb0。；(2)采用熔盐法制备片状粉体XaYbOc ；(3)将类球形粉体XaYb0。与片状粉体XaYb0。混合、热压成型，得到高晶粒定向压电陶瓷材料XaYb0。。步骤(1)所述的采用固相法结合球磨工艺制备类球形粉体XaYb0。的具体方法为:将X的氧化物或碳酸盐与Y的氧化物或碳酸盐按照化学反应计量比用行星球磨机在500转/ min转速下球磨混合2~4h，烘干后将球磨后的粉体在大气气氛下合成，合成温度为1150°C~1250°C保温2-4小时，即获得组成为XaYbOe的单相结构的高温压电陶瓷粉体，将高温压电陶瓷粉体用行星球磨机在500转/ min转速下球磨混合12~24小时,使高温压电陶瓷粉体粒径较细且分布均匀，得到类球形粉体XaYbO。。步骤(2)所述的采用熔盐法制备片状粉体XaYb0。的具体方法为:将所有金属氧化物或碳酸盐与NaCl及KCl按照摩尔比1:3:3的比例用行星球磨机在500转/ min转速下球磨混合2~4h，烘干后将球磨后的粉体在大气气氛下合成，合成温度为1000~1100°C保温2-4小时，然后将合成的粉体采用去离子水清洗至Cl—离子完全除去为止，即得到片状粉体XaYb0。；其中，所有金属氧化物指X的氧化物或碳酸盐以及Y的氧化物或碳酸盐，且X的氧化物或碳酸盐与Y的氧化物或碳酸盐按照化学反应计量比配比。采用Ag+离子与Cr离子反应产生白色沉淀的现象来检测粉体中是否含有Cr离子。步骤(3)所述的将类球形粉体XaYbOe与片状粉体XaYbOe混合、热压成型，得到高晶粒定向压电陶瓷材料XaYb0。的具体方法为:将类球形粉体XaYbOe和片状粉体XaYbOe按照摩尔比为8:1~10:1的比例用行星球磨机在300转/ min转速下球磨混合I~2h，放入模具中，以2V / min的速率升温，当模具内温度升至800°C至900°C之间时，向模具内施加压力至80MPa，继续升温，并于1000°C 和80Mpa氛围下保温I小时，之后，将压力降至50MPa，继续以2°C / min的速率升温至 1350°C~1450°C之间时保温2小时，得到高晶粒定向压电陶瓷材料XaYb0c。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果:本专利技术的高晶粒定向压电陶瓷材料的制备方法结合热锻和流延模板成型法(TGG) 的优点，采用固相法结合球磨工艺制备的类球形粉体和采用熔盐法制备片状粉体按照一定摩尔比混合、成型。然后再采用一定的热处理工艺制备了具有高度晶粒取向和高致密度的压电陶瓷。将极大提高了高温压电陶瓷的压电系数即压电传感器的灵敏度，将进一步促进高温压电陶瓷在高温压电传感器领域的应用。【专利附图】【附图说明】图1为类球形粉体Ca2Nb2O7的SEM图；图2为实施例1中制备的片状粉体Ca2Nb2O7的SEM图；图3为实施例1中类球形粉体Ca2Nb2O7与片状粉体Ca2Nb2O7球磨均匀混合后的SEM 图；图4为实施例1中制备的片状粉体Ca2Nb2O7以及类球形粉体Ca2Nb2O7的XRD图；图5为对比例2制备的陶瓷材料Ca2Nb2O7的SEM图；图6为实施例1中采用本专利技术方法制备的高晶粒定向压电陶瓷材料Ca2Nb2O7的 SEM 图；图7为实施例1制备的高晶粒定向压电陶瓷材料Ca2Nb2O7与传统热锻法及固相烧结法制得的陶瓷材料Ca2Nb2O7的XRD比较图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下各实施例中所用的原料的规格及生产厂家的信息如表1所示。表1:原料信息【权利要求】1.，该高晶粒定向压电陶瓷材料的化学通式为XaYbO。，其中，X与Y分别为Ca、Nd、T1、Nb或Sr中的一种元素，且X与Y不同，O为氧元素，a, b，c均为正整数，且a，b，c之间满足正负电荷数平衡，其特征在于，该方法包括以下步骤:(1)采用固相法结合球磨工艺制备类球形粉体XaYbO。:(2)采用熔盐法制备片状粉体XaYbO。；(3)将类球形粉体XaYbO。与片状粉体XaYbO。混合、热压成型，得到高晶粒定向压电陶瓷材料 XaYbOc。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤(I)所述的采用固相法结合球磨工艺制备类球形粉体XaYb0。的具体方法为:将X的氧化物或碳酸盐与Y的氧化物或碳酸盐按照化学反应计量比用行星球磨机在 500转/ min转速下球磨混合2~4h，烘干后将球磨后的粉体在大气气氛下合成，合成温度为1150°C~1250°C保温2-4小时，即获得组成为XaYbOe的单相结构的高温压电陶瓷粉体， 将高温压电陶瓷粉体用行星球磨机在500转/ min转速下球磨混合12~24小时，得到类球形粉体XaYb0。。3.根据权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高晶粒定向压电陶瓷材料的制备方法，该高晶粒定向压电陶瓷材料的化学通式为XaYbOc，其中，X与Y分别为Ca、Nd、Ti、Nb或Sr中的一种元素，且X与Y不同，O为氧元素，a，b，c均为正整数，且a，b，c之间满足正负电荷数平衡，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)采用固相法结合球磨工艺制备类球形粉体XaYbOc：(2)采用熔盐法制备片状粉体XaYbOc；(3)将类球形粉体XaYbOc与片状粉体XaYbOc混合、热压成型，得到高晶粒定向压电陶瓷材料XaYbOc。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾涛，晏海学，王保锋，吴江，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：