【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压电单晶材料，尤其是涉及一种铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶及其制备方法。
技术介绍
1、压电陶瓷作为一种功能材料，可以实现电能与机械能的相互转换，且表现出优异的电学性能，在传感器、驱动器、医用超声探头以及微机电系统等领域都有着巨大的应用价值。相较于陶瓷材料，弛豫铁电单晶材料因为不受晶粒尺寸，晶体取向，以及晶界的影响，具有更加优异的压电性能，自问世以来即成为压电铁电研究的热点材料。
2、目前常用的单晶制备方法主要有坩埚下降法、提拉法和助熔剂法等，但是以上几种方法存在着生产成本高、制备过程复杂、组分控制困难以及产品质量不均一等缺点。例如坩埚下降法不适用于生长负热膨胀材料，且生长过程中单晶均与坩埚接触，影响单晶质量。助熔剂法不适用于生长含有强挥发物质的材料，且单晶生长速度较慢。提拉法不适用于生长反应性较强或者熔点极高的材料，且当熔体中含有易挥发物质时，单晶的组分控制较为困难。
3、固相晶体生长是一种非熔化的晶体生长途径，适用于生长高熔点、含有挥发性物质和不一致熔融组分的单晶。该方法的优势在于能够克服高温熔体法生长单晶的缺点，无需添加其他特殊组分，在低于熔化温度下生长，获得高浓度掺杂和复杂组元固溶的高性能单晶材料。目前也有人提出采用无籽晶技术生长单晶，但这种方法依靠异常晶粒长大，难以获得固定取向单晶。本专利提出一种籽晶诱导制备单晶的技术，用籽晶控制生长方向，诱导单晶定向生长，通过此方法，可以制备出预期取向的单晶材料。同时，固相晶体生长法制备的单晶形状是预先确定的，生长前后杂质或其他添加组元的分布基本无变化
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶及其制备方法。本专利技术通过采用固相法利用籽晶诱导单晶生长，通过对制备条件进行优化，生长出质量均一，易与陶瓷分离，较大尺寸的单晶。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶，铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶的通式为：0.68pb(mg1/3nb2/3)o3-0.32pbtio3，简称为0.68pmn-0.32pt。
4、一种上述铌镁酸铅钛酸铅压电单晶的制备方法，包括如下步骤：
5、制备前驱体mgnb2o6；
6、制备粉料：按照0.68pmn-0.32pt计量比，称取tio2与制备的mgnb2o6，以及过量的pbo，混合后，球磨20h～24h，烘干，置于马弗炉中进行一次烧结，制得0.68pmn-0.32pt粉料；
7、制备坯体：将0.68pmn-0.32pt粉料再次球磨后烘干得到干粉，加入聚乙烯醇水溶液，研磨均匀后，制成坯体；
8、坯体致密化：将所得坯体置于马弗炉中排胶，并在180mpa～200mpa下冷等静压，获得致密坯体；
9、制备压电单晶材料：采用双层坩埚法，将致密坯体置于马弗炉中，并在其顶部放置籽晶，二次烧结，诱导陶瓷单晶化生长，制得所述铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶材料。
10、在一些实施例中，前驱体mgnb2o6的制备方法为：按照mgnb2o6计量比，称取mgo、nb2o5，将mgo与nb2o5混合后球磨，烘干后，煅烧，制得前驱体mgnb2o6。
11、在一些实施例中，mgo、nb2o5在称量配料前均置于烘箱中烘干；所述球磨的条件为：转速为400r/min～420r/min，时间为20h～24h；所述煅烧是以5℃/min～7℃/min升温至1080℃～1140℃，然后保温2h～4h。
12、在一些实施例中，过量是指比按计量比计算的pbo多5wt％～10wt％。
13、在一些实施例中，pbo、tio2在称量配料前均置于烘箱中烘干；所述一次烧结是以5℃/min～7℃/min升温至1100℃～1200℃，保温2h～4h。
14、在一些实施例中，聚乙烯醇水溶液的质量浓度为5wt％-10wt％；所述干粉与聚乙烯醇水溶液的质量比为100：1～3。
15、在一些实施例中，制备坯体时，采用的压力为8mpa～10mpa，所述坯体的形状不进行限定，优选直径为14mm，厚度为1mm的圆柱状坯体。
16、在一些实施例中，排胶的过程为：以1℃/min～1.5℃/min升温至580℃～600℃，保温2h～4h。
17、在一些实施例中，将所得坯体置于马弗炉中排胶，并在180mpa～200mpa下冷等静压，获得致密坯体。
18、在一些实施例中，籽晶为[110]取向的籽晶；所述二次烧结是以5℃/min～7℃/min升温至1180℃～1200℃，保温15h～20h。
19、在一些实施例中，球磨的转速为400r/min～420r/min。
20、本专利技术有益的技术效果在于：
21、本专利技术采用固相法单晶生长技术，利用籽晶诱导陶瓷材料单晶化，生产成本大大降低，工艺步骤简单，易于操作，并且解决了高熔点、含有挥发性物质和不一致熔融组分的单晶难以生长的问题。
22、本专利技术中配料时在原料中掺杂了过量的pbo，补偿了陶瓷单晶化生长的高温且长时间保温过程中造成的元素损失，避免化学组分偏析。
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1.一种铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶，其特征在于，所述铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶的通式为：0.68Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32PbTiO3。
2.一种权利要求1所述铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体MgNb2O6的制备方法为：按照MgNb2O6计量比，称取MgO、Nb2O5，将MgO与Nb2O5混合后球磨，烘干，煅烧，制得前驱体MgNb2O6。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述MgO、Nb2O5在称量配料前均置于烘箱中烘干；所述球磨的条件为：转速为400r/min～420r/min，时间为20h～24h；所述煅烧是以5℃/min～7℃/min升温至1080℃～1140℃，然后保温2h～4h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述过量是指比按计量比计算的PbO多5wt％～10wt％。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述PbO、TiO2在称量配料前均置于烘箱中烘干；所述一次烧结是以5℃
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇水溶液的质量浓度为5wt％-10wt％；所述干粉与聚乙烯醇水溶液的质量比为100：1～3。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述排胶的过程为：以1℃/min～1.5℃/min升温至580℃～600℃，保温2h～4h。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述籽晶为[110]取向的籽晶；所述二次烧结是以5℃/min～7℃/min升温至1180℃～1200℃，保温15h～20h。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为400r/min～420r/min。
...【技术特征摘要】
1.一种铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶，其特征在于，所述铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶的通式为：0.68pb(mg1/3nb2/3)o3-0.32pbtio3。
2.一种权利要求1所述铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体mgnb2o6的制备方法为：按照mgnb2o6计量比，称取mgo、nb2o5，将mgo与nb2o5混合后球磨，烘干，煅烧，制得前驱体mgnb2o6。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述mgo、nb2o5在称量配料前均置于烘箱中烘干；所述球磨的条件为：转速为400r/min～420r/min，时间为20h～24h；所述煅烧是以5℃/min～7℃/min升温至1080℃～1140℃，然后保温2h～4h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述过量是指比按计量比计算的p...
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