【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压电陶瓷，尤其是涉及一种高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷及低温制备方法。
技术介绍
1、压电陶瓷是指具有压电效应的一类新材料。基于压电陶瓷的机、电特性以及通过复合而产生的声、光、热敏感特性，已实现在信息技术、光电子技术、精密控制技术和无损检测技术等领域的应用，例如压电谐振器、压电蜂鸣器、压电滤波器、压电变压器、压电扬声器、压电点火器和压电马达等。此外，结合新一代信息技术和人工智能技术等的迅速发展，其用途仍在不断地拓展。
2、压电效应包括正压电效应和逆压电效应，分别是指在力的作用下产生电荷和在电场作用下产生应变的现象，最早发现于石英晶体之中。目前，主要的研究及实际应用大多集中在以pb(zr,ti)o3为代表的铅基压电陶瓷，但是由于其含有大量氧化铅，在生产、使用及废弃过程中都会给环境和人类带来严重危害。
3、钙钛矿结构的铌酸钾钠((k,na)nbo3，缩写为knn)基无铅压电陶瓷因具有优异的压电性能和相对较高的居里温度，被认为是一类有希望取代铅基压电陶瓷的候选材料，受到了人们的广泛关注，在组分设计、结构调控、性能优化和新物性等方面开展了大量研究，并取得突破性进展。
4、然而，knn基无铅压电陶瓷在实际应用中仍面临制备工艺、性能调控等诸多问题。一方面采用传统固相法制备材料时，由于烧结临界温度低(1140℃)且高温烧结时碱金属元素k、na易挥发，导致难以获得致密度高且性能优异的knn无铅压电陶瓷。另一方面，缺乏以需求为导向的压电陶瓷性能的有效调控方法。压电体在谐振时因克服内摩擦而消耗的能
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷及低温制备方法，解决现有的铌酸钾钠基压电陶瓷qm值低，烧结温度高的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷，所述压电陶瓷材料的化学通式为：(k0.48na0.52)nbo3-0.5mol％k4cuco2nb8o26。
3、上述高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，包括以下步骤：
4、s1、按照摩尔百分比，称量分析纯的碳酸钠na2co3、碳酸钾k2co3、五氧化二铌nb2o5、氧化铜cuo、三氧化二钴co2o3为原料，无水乙醇作为球磨介质滚动球磨得到粉体；
5、s2、将粉体进行烘干，得到混合均匀的粉料；
6、s3、将粉料进行预烧得到干粉，
7、s4、在干粉中加入聚乙烯醇水溶液依次进行造粒、压制和排胶，得到陶瓷坯体；
8、s5、将陶瓷坯体进行烧结，得到压电陶瓷体；
9、s6、将压电陶瓷体被上银电极，施加电压进行极化；
10、s7、将极化后的压电陶瓷体进行退火处理。
11、优选的，所述s1中，滚动球磨的球磨罐为尼龙罐，尼龙罐中磨球为锆球，球磨时间为20～28小时。
12、优选的，所述s3中，粉料在刚玉坩埚中进行预烧，预烧温度为850～900℃，预烧时间为4～6小时。
13、优选的，所述s4中，在干粉中加入质量百分比为6wt％～8wt％的聚乙烯醇水溶液。
14、优选的，所述s4中，采用电动压片机将粉体压制成圆形片状，电动压片机的压力为10mpa。
15、优选的，所述s5中，烧结的温度为960～1020℃，烧结时间为3～5小时。
16、优选的，所述s6中，压电陶瓷体的极化电压为3～4kv/cm，极化时间为10～20分钟。
17、优选的，所述s7中，退火温度为100℃，保温时间为30分钟。
18、采用上述高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法制备的压电陶瓷的压电系数d33为60～84pc/n，机械品质因数qm为187～550，机电耦合系数kp为23％～38％。
19、本专利技术所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷及低温制备方法的优点和积极效果是：
20、1、本专利技术采用与基体相同的k2o和nb2o5，以及异于基体的cuo和co2o3进行多元掺杂，掺杂k2o和nb2o5可以弥补高温的元素挥发，cuo和co2o3作为一种助烧剂，能够有效地降低材料的烧结温度，有助于提升陶瓷的致密性，获得高质量的压电陶瓷。co3+和cu2+进入knn主晶格，产生带电性不同的点缺陷，并构成缺陷偶极子，这种缺陷偶极子会阻碍畴壁运动，减少能量耗散，增大qm。
21、2、本专利技术所述的制备方法，工艺简单，易于操作，便于工业化生产。并且经过退火后能够进一步的提高压电陶瓷材料的机械品质因数qm。
22、3、采用本专利技术所述的制备方法制备的压电陶瓷压电系数d33为60～84pc/n，机械品质因数qm为187～444，机电耦合系数kp为26％～38％。经过退火处理后的压电陶瓷的机械品质因素达到555。
23、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷，其特征在于：所述压电陶瓷材料的化学通式为：(K0.48Na0.52)NbO3-0.5mol％K4CuCo2Nb8O26。
2.一种如权利要求1所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述S1中，滚动球磨的球磨罐为尼龙罐，尼龙罐中磨球为锆球，球磨时间为20～28小时。
4.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述S3中，粉料在刚玉坩埚中进行预烧，预烧温度为850～900℃，预烧时间为4～6小时。
5.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述S4中，在干粉中加入质量百分比为6wt％～8wt％的聚乙烯醇水溶液。
6.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述S4中，采用电动压片机将粉体压制成圆形片状，电动压片机的压力为10MPa。p>
7.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述S5中，烧结的温度为960～1020℃，烧结时间为3～5小时。
8.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述S6中，压电陶瓷体的极化电压为3～4kV/cm，极化时间为10～20分钟。
9.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述S7中，退火温度为100℃，保温时间为30分钟。
10.根据权利要求2-9任一项所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：制备的压电陶瓷的压电系数d33为60～84pC/N，机械品质因数Qm为187～555，机电耦合系数kp为26％～38％。
...【技术特征摘要】
1.一种高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷，其特征在于：所述压电陶瓷材料的化学通式为：(k0.48na0.52)nbo3-0.5mol％k4cuco2nb8o26。
2.一种如权利要求1所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述s1中，滚动球磨的球磨罐为尼龙罐，尼龙罐中磨球为锆球，球磨时间为20～28小时。
4.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述s3中，粉料在刚玉坩埚中进行预烧，预烧温度为850～900℃，预烧时间为4～6小时。
5.根据权利要求2所述的高机械品质因数铌酸钾钠基压电陶瓷的低温制备方法，其特征在于：所述s4中，在干粉中加入质量百分比为6wt％～8wt％的聚乙烯醇水溶液。
6.根据权利要求2所述的高机...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴文娟，吴波，陈敏，蒋芮，陈民汇，陈沁懿，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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