一种铁酸铋基电致应变陶瓷及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种铁酸铋基电致应变陶瓷及其制备方法和应用，陶瓷的组分为(0.67‑x)Bi1.02FeO3‑0.33BaTiO3‑x(Ba0.8Ca0.2)ZrO3，其中x＝0～0.06，采用固相烧结法制备，包括将原料按配方进行混料、一次球磨和800～900℃煅烧后得到预合成前驱体粉体。经过二次球磨、烘干造粒后压制成型得到陶瓷生坯，排胶后经950‑1100℃高温烧结得到致密的高性能铁酸铋基陶瓷样品。与传统的铅基电致应变材料相比，本发明专利技术最显著的优点为环境友好型材料，且具有高动态压电系数、低应变滞回和优异的高温稳定性，可广泛用于制造驱动器和高精度位移传感器。

A Bismuth Ferrate-based Electrostrictive Ceramics and Its Preparation Method and Application

The present invention relates to a bismuth ferrite-based electrostrain ceramics and its preparation method and application. The components of the ceramics are (0.67 x) Bi1.02 FeO 3 0.33 BaTi 3 x (Ba0.8Ca 0.2) ZrO 3, where x=0-0.06, which is prepared by solid-phase sintering method, including mixing raw materials according to formula, one-time ball milling and calcining at 800-900 degrees C to obtain pre-synthesized precursor powder. Raw ceramic blanks were obtained by pressing after secondary ball milling, drying and granulation. After discharging glue, compact and high performance bismuth ferrite-based ceramic samples were obtained by sintering at 950 1100 C. Compared with traditional lead-based electro-strain materials, the most remarkable advantages of the present invention are environment-friendly materials, high dynamic piezoelectric coefficient, low strain hysteresis and excellent high temperature stability, which can be widely used in manufacturing actuators and high precision displacement sensors.

【技术实现步骤摘要】
一种铁酸铋基电致应变陶瓷及其制备方法和应用
本专利技术涉及驱动器陶瓷材料领域，尤其是涉及一种铁酸铋基电致应变陶瓷及其制备方法和应用。
技术介绍
电致应变是压电材料逆压电效应的直接体现，主要应用于驱动器和位移传感器，其中动态压电系数(d33*)是评价驱动器材料的主要指标。传统的铅基锆钛酸铅(PZT)陶瓷因其高压电性能、高应变与优异的温度稳定性而被广泛使用，然而PZT及其改性陶瓷中含有大量有毒的氧化铅，不仅会对环境也会对人体造成巨大损伤，因而必须探索高性能的无铅陶瓷体系以替代铅基材料。近年来，铋基无铅钙钛矿材料受到广泛研究，其中以钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3，BNT)为代表的一系列无铅体系具有高的电致应变和无滞后电致伸缩性能，该性能的实现主要是通过掺入其他元素或ABO3钙钛矿复合材料，将铁电-弛豫相转变温度降至室温以下。然而，BNT基陶瓷虽然具有0.3～0.5％的高应变输出，其应变滞回也高达60～70％，这种大的滞后会大幅降低驱动器或位移器的探测精度，不利于实际应用。同时，BNT基材料的温度稳定性较低，在升温至100℃后，其性能仅为室温下的～50％。因此，有必要开发新型的高性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁酸铋基电致应变陶瓷，其特征在于，该陶瓷的化学组成为(0.67‑x)Bi1.02FeO3‑0.33BaTiO3‑x(Ba0.8Ca0.2)ZrO3，其中x＝0～0.06。

【技术特征摘要】
1.一种铁酸铋基电致应变陶瓷，其特征在于，该陶瓷的化学组成为(0.67-x)Bi1.02FeO3-0.33BaTiO3-x(Ba0.8Ca0.2)ZrO3，其中x＝0～0.06。2.根据权利要求1所述的一种铁酸铋基电致应变陶瓷，其特征在于，化学组成中的x优选0.02。3.如权利要求1所述的一种铁酸铋基电致应变陶瓷的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)以Bi2O3、Fe2O3、BaCO3、TiO2、CaCO3和ZrO2作为铁酸铋基陶瓷的原料；(2)按照(0.67-x)Bi1.02FeO3-0.33BaTiO3-x(Ba0.8Ca0.2)ZrO3，其中x＝0～0.06的化学配方进行称料，经过一次球磨后获得原料前驱体粉体；(3)将前驱体粉体在800-900℃的温度下煅烧2-5h，得到预合成粉体；(4)将煅烧粉体进行二次球磨，烘干后的粉料经造粒、模压成型得到陶瓷坯体；(5)将陶瓷坯体在500-600℃下排除胶体有机物，保温时间为5-12h，排胶后进行高温烧结，烧结温度为950～1100℃，升温速率为2-6℃/min，保温时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟继卫，刘星，沈波，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31