一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术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。出织构度较高且压电性能优良的织构陶瓷。出织构度较高且压电性能优良的织构陶瓷。

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法


[0001]本专利技术属于钛酸铋钠制备
，具体涉及一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]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，本专利技术提供一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法。
[0005]本专利技术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。
[0006]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
1/2
Na
1/2
TiO3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800
º
C的温度下进行烧结2h。
[0007]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Bi4Ti3O
12
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960
º
C的温度下进行烧结2h，之后对所得的产物进
行清洗，得到Bi4Ti3O
12
前驱体；S24：以Bi4Ti3O
12
前驱体、Na2CO3和TiO2为原料按照Bi
1/2
Na
1/2
TiO3化学式的化学计量比称量配制物料；S25：将配制好的物料以无水乙醇为介质球磨4h，并在球磨时加入与物料总质量比为1:1的氯化钠；S26：将球磨后的物料干燥后在900
º
C的温度下进行烧结2h，之后对所得的产物进行清洗，得到Bi
1/2
Na
1/2
TiO3模板晶粒。
[0008]进一步地，步骤S3中，进行混合时基体粉末和模板晶粒的质量比为1:1。
[0009]进一步地，步骤S4中，干压成型进行压制时采用单轴压力设备，模具使用6mm
×
6mm钢制模具。
[0010]进一步地，干压成型时压力为10Mpa~30 Mpa，保压1min~10min。
[0011]进一步地，步骤S5中，采用双层氧化铝坩埚并且用同质粉末埋烧的方法进行烧结。
[0012]进一步地，步骤S5中，排胶条件为：600
º
C下保温4h。
[0013]进一步地，步骤S5中，烧结条件为：以速率为3
º
C/min升温至960
º
C，保温2h后随炉自然冷却。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术基于热压成型技术，提出一种新型的制备织构陶瓷的方法——干压成型方法。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。
附图说明
[0015]图1是实施例1制得的钛酸铋钠织构陶瓷的SEM图；图2是实施例2制得的钛酸铋钠织构陶瓷的SEM图；图3是实施例3制得的钛酸铋钠织构陶瓷的SEM图。
具体实施方式
[0016]以下结合实施例对本专利技术作进一步的描述，实施例仅用于对本专利技术进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本专利技术权利要求范围内。
[0017]实施例1：本实施例是以Bi
1/2
Na
1/2
TiO3为基体，以片状Bi
1/2
Na
1/2
TiO3为模板晶粒，其具体的制备方法包括下述步骤：S1：将Na2CO3、Bi2O3和TiO2原料按照Bi
1/2
Na
1/2
TiO3化学式称量配料配制粉体，将粉体以无水乙醇为介质球磨4h。球磨后的粉体经干燥后放入氧化铝坩埚中，在800
º
C的温度下进行烧结2h。制备Bi
1/2
Na
1/2
TiO3基体粉末。
[0018]S2：将Bi2O3和TiO2粉体按照Bi4Ti3O
12
化学式进行配料称重得到粉体（由于Bi2O3和易挥发，故称料时Bi2O3过量10 wt %），加入与粉体质量比为1:1的氯化钠，将粉体以无水乙醇为介质球磨4h。球磨后的粉体经干燥后放入氧化铝坩埚中，在960
º
C的温度下进行烧结2h，用去离子水对所得的产物反复洗涤。制备Bi4Ti3O
12
前驱体。
[0019]按照摩尔比1:2:5称取一定量的Bi4Ti3O
12
前驱体、Na2CO3和TiO2粉体配制物料，加
入与粉体总质量比为1:1的氯化钠，将配置好的物料以无水乙醇为介质球磨4h。球磨后的物料经干燥后放入氧化铝坩埚中，在900
º
C的温度下进行烧结2h, 用盐酸清洗其中不需要的反应产物Bi2O3，然后用去离子水反复清洗数次，制备片状Bi
1/2
Na
1/2
TiO3模板晶粒。
[0020]S3：按照质量比1:1称取Bi
1/2
Na
1/2
TiO3基体粉末与Bi
1/2
Na
1/2
TiO3模板晶粒，球磨均匀混合。
[0021]S4：之后进行造粒，得到粒度较大、流动性好的颗粒。采用单轴压力设备，将造粒后的颗粒装入6mm
×
6mm钢制模具中并施加10MPa压力，保压1min，制成模板晶粒平行排列的陶瓷生坯。
[0022]S5：将得到的陶瓷生坯在600
º
C下保温4h进行排胶，然后在960<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法，其特征在于：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
1/2
Na
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TiO3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800
º
C的温度下进行烧结2h。3.根据权利要求1所述的钛酸铋钠织构陶瓷的制备方法，其特征在于：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Bi4Ti3O
12
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960
º
C的温度下进行烧结2h，之后对所得的产物进行清洗，得到Bi4Ti3O
12
前驱体；S24：以Bi4Ti3O
12
前驱体、Na2CO3和TiO...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏丹丹，李文轩，于银山，孔庆霞，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：