PZT-PSN-PNN-BF五元系压电纤维陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PZT

【技术实现步骤摘要】
PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种压电纤维陶瓷材料及其制备方法，尤其涉及一种PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料及其制备方法；属于压电陶瓷


技术介绍

[0002]Macro Fiber Composite（MFC）是美国国家航空航天局（NASA）的Langley研究中心研发的智能型压电纤维复合材料。MFC驱动器是由矩形截面的压电纤维与指交叉电极相互胶合而成。MFC驱动器所使用的压电纤维材料对压电性能要求很高，一般压电常数≥750pC/N、介电常数≥4000，这样才能确保驱动器的响应速度；而且居里温度要求越高越好，一般要求≥190℃。目前应用在MFC驱动器上的压电纤维材料主要依赖进口，国内的压电纤维材料处于研发阶段，不能完全满足MFC驱动器的应用要求。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种能够用于制备MFC驱动器的PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料，本专利技术的另一个目的是提供一种制备该压电纤维陶瓷材料的方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供的PZT
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PSN
‑
PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料的组分式为：（0.90
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x）Pb（Zr，Ti）O3‑
xBiFeO3‑
0.01Pb（Sb
1/3
Nb
2/3
）O3‑
0.09Pb（Ni
1/3
Nb
2/3
）O3+yat%SrCO3+zat%BaCO3；其中，Zr/Ti=1.11～1.15，x=0.01～0.02，y=0.03～0.05，z=0.05～0.07；锆钛酸铅
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铌锑
‑
铌镍
‑
铁酸铋在五元系中所占比例为93.98～95.08wt%。
[0005]在上述技术方案中，优选Zr/Ti=1.13。
[0006]在上述技术方案中，优选x=0.01。
[0007]在上述技术方案中，优选y=0.04。
[0008]在上述技术方案中，优选z=0.06。
[0009]本专利技术提供的制备方法如下：1）按所述组分式的化学计量比称取原料Pb3O4、ZrO2、TiO2、NiO、Nb2O5、Fe2O3、Sb2O3、Bi2O3、SrCO3、BaCO3，各原料混合并球磨3～8h，烘干，过20～40目筛，得一次磨料；2）将所述一次磨料在20～30Mpa压力下制成块，送入烧结炉中并按1.5～4℃/min的速率升温至900～1050℃预烧1.5～3h，随炉冷却得预烧块；3）将所述预烧块破碎，二次球磨3～8h，烘干，过40～80目筛，得瓷粉；4）将所述瓷粉与PVA混匀后轧膜制成瓷坯片，PVA的加入量为所述瓷粉重量的15～20wt%；5）将所述瓷坯片送入烧结炉中，先按0.5～1.5℃/min的速率升温至600℃排胶，然后再按1.5～3℃/min的速率升温至1250～1300℃烧结2～5h，随炉冷却得瓷片；6）将所述瓷片印银，在700～780℃条件下烧银1.5～3h；
7）将经过烧银的瓷片在1.2～2KV/mm的电压下空气极化20～30min，极化温度为75～100℃；静置24h，得到PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料。
[0010]与现有技术比较，本专利技术方法制备的PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料，其d
33
≥800pC/N，ε
33T
/ε0≥4100，居里温度≥195℃；可满足MFC驱动器的性能要求，能广泛应用于制备MFC驱动器。
具体实施方式
[0011]下面结合具体的实施例对本专利技术作进一步说明：实施例1制备组分式为（0.90
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x）Pb（Zr，Ti）O3‑
xBiFeO3‑
0.01Pb（Sb
1/3
Nb
2/3
）O3‑
0.09Pb（Ni
1/3
Nb
2/3
）O3+yat%SrCO3+zat%BaCO3；Zr/Ti=1.15，x=0.01，y=0.04，z=0.05的PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料。具体步骤如下：1）按所述组分式的化学计量比称取原料Pb3O4、ZrO2、TiO2、NiO、Nb2O5、Fe2O3、Sb2O3、Bi2O3、SrCO3、BaCO3，将氧化锆球与上述原料、去离子水按2:1:1的重量比混合，球磨6h，烘干，过40目筛，得一次磨料；2）将所述一次磨料在20Mpa压力下制成Φ50
×5㎜
的坯块，送入烧结炉中并按3.5℃/min的速率升温至900℃预烧1.5h，随炉冷却得预烧块；3）将氧化锆球与经过破碎的预烧块、去离子水按2.5:1:0.8的重量比混合，球磨6h，烘干，过40目筛，得瓷粉；4）将所述瓷粉与PVA混匀后轧膜制成25
×
25
×
0.15
㎜
的瓷坯片，PVA的加入量为所述瓷粉重量的18wt%；5）将所述瓷坯片送入烧结炉中，先按1℃/min的速率升温至600℃排胶，然后再按2℃/min的速率升温至1280℃烧结2h，随炉冷却得瓷片；6）将经过银印的瓷片在750℃条件下烧银2.5h；7）将经过烧银处理的瓷片在1.5KV/mm的电压下空气极化25min，极化温度为90℃；静置24h。
[0012]锆钛酸铅
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铌锑
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铌镍
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铁酸铋在该五元系压电纤维陶瓷材料中的占比为95.08wt% ，该五元系压电纤维陶瓷材料的电性能测试结果见表1。
[0013]实施例2制备组分式为（0.90
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x）Pb（Zr，Ti）O3‑
xBiFeO3‑
0.01Pb（Sb
1/3
Nb
2/3
）O3‑
0.09Pb（Ni
1/3
Nb
2/3
）O3+yat%SrCO3+zat%BaCO3；Zr/Ti=1.13，x=0.015，y=0.04，z=0.06的PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料。具体步骤如下：1）按所述组分式的化学计量比称取原料Pb3O4、ZrO2、TiO2、NiO、Nb2O5、Fe2O3、Sb2O3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料，其特征在于组分式为：（0.90
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x）Pb（Zr，Ti）O3‑
xBiFeO3‑
0.01Pb（Sb
1/3
Nb
2/3
）O3‑
0.09Pb（Ni
1/3
Nb
2/3
）O3+yat%SrCO3+zat%BaCO3；其中，Zr/Ti=1.11～1.15，x=0.01～0.02，y=0.03～0.05，z=0.05～0.07；锆钛酸铅
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铌锑
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铌镍
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铁酸铋在五元系中所占比例为93.98～95.08wt%。2.根据权利要求1所述的PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料，其特征在于：Zr/Ti=1.13。3.根据权利要求1所述的PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料，其特征在于：x=0.01。4.根据权利要求1所述的PZT
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PSN
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PNN
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BF五元系压电纤维陶瓷材料，其特征在于：y=0.04。5.根据权利要求1所述的P...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元松，钟敏，褚涛，韩杰，张静，燕周民，
申请(专利权)人：贵州振华红云电子有限公司，
类型：发明
国别省市：