【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能陶瓷，尤其是涉及一种具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷及其制备。
技术介绍
1、压电材料应用广泛，例如换能器、传感器、医学成像、制动器等。由于铅基材料对环境及人体具有危害性，近些年各国相继出台法律限制铅基陶瓷的使用，例如欧盟颁布了关于在《电气、电子设备中限制使用某些有害物质》的指令，我国也颁布了《电子信息产品污染防治管理办法》，无铅压电材料逐渐成为研究的热点。
2、然而目前市场上占据主导的压电陶瓷依旧是钛酸铅、锆钛酸铅等铅基体系，这主要是由于其优异的电学性能。在无铅体系中，铌酸钠表现出可媲美铅基的压电性能，铁酸铋在高温领域表现出色，尤其在电致应变这一领域，钛酸铋钠是最有希望替代铅基的无铅体系，这主要得益于其自身优异的电致应变性能以及较低的烧结温度和较宽的烧结温区，这是其他无铅体系无法比拟的。
3、钛酸铋钠虽然电致应变性能出色，但在实际应用中还存在着一些问题，例如应变性能达不到商用铅基的水平，存在较大的应变滞后等。目前的研究主要集中在提升其应变水平上，例如malik ra等人通过铌(nb)离子掺杂构建准同型相界，使钛酸铋钠基应变水平提升至0.45％，与之类似的构建准同型相界的报道数不胜数，应变性能都可达到0.4-0.5％这一较高水平。除此之外，织构也是提升应变表现的另一有效方法，fancher cm等人通过铌酸钠模板制备<001>取向的织构陶瓷，获得了0.47％的大应变响应。然而上述的两种方法都对降低应变滞后没有帮助，制备出的陶瓷基本都存在>50％的较大应变
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷及其制备。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷，其特征在于，该陶瓷的化学组成为0.76bi0.5na0.5tio3-0.24srtio3-mno-cuo-srtio3-nanbo3，
4、所述0.76bi0.5na0.5tio3-0.24srtio3中，bi0.5na0.5tio3的摩尔浓度为76mol％，srtio3的摩尔浓度为24mol％，
5、所述0.76bi0.5na0.5tio3-0.24srtio3-mno-cuo中，所述mno的质量浓度为0.25wt％，所述cuo的质量浓度为0.25wt％，
6、所述0.76bi0.5na0.5tio3-0.24srtio3-mno-cuo-srtio3-nanbo3中，所述srtio3的质量浓度为1.5-2.5wt％，所述nanbo3的质量浓度为1.5-2.5wt％。
7、一种具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
8、s1：依照所述0.76bi0.5na0.5tio3-0.24srtio3-mno-cuo的化学组成，将钠源、铋源、锶源以及钛源混合，依次进行一次球磨、煅烧，煅烧后加入锰源和铜源，进行二次球磨、出料、烘干，得到流延粉体基料；
9、s2：依照所述nanbo3的化学组成，取铋源、钾源、铌源、第一熔盐反应制备前驱体，将制得的前驱体和碳酸钾及第一熔盐合成并过滤，得到铌酸钠模板；
10、s3：依照所述srtio3的化学组成，取铋源、钛源与第二熔盐进行球磨并保温，过滤后得到中间体，将碳酸锶与第三熔盐球磨后加入中间体，在球磨、保温过滤得到钛酸锶模板；
11、s4：将流延粉体基料、铌酸钠模板、钛酸锶模板混合得到原料粉，加入溶剂及助剂后依次进行辊磨流延、叠片压片、排胶、烧结即得到所述钛酸铋钠基无铅织构陶瓷。
12、进一步的，步骤s1中，所述钠源包括碳酸钠，所述铋源包括三氧化二铋，所述锶源包括碳酸锶，所述钛源包括氧化钛，所述锰源包括氧化锰，所述铜源包括氧化铜。
13、进一步的，步骤s1中，所述钠源、铋源、锶源以及钛源的投料质量比为：(2-2.3)：(8.5-9)：(3.5-3.6)：(8-8.5)，所述煅烧的温度为700-900℃，煅烧的时间为2-4h。
14、进一步的，步骤s2中，所述铋源包括三氧化二铋，所述钾源包括碳酸钾，所述铌源包括五氧化二铌，所述第一熔盐选择氯化钠。
15、进一步的，步骤s2中，制备前驱时，所述铋源、钾源、铌源、第一熔盐的投料质量比为10：(3-3.5)：(8.5-9)：(24-24.2)，反应的温度为1000-1100℃，反应时间为2-3h；进一步制备铌酸钠模板时，所述前驱体、碳酸钾及第一熔盐的质量比为8：(1-1.5)：(10-10.5)，合成的温度为970-1000℃。
16、进一步的，步骤s3中，所述铋源包括三氧化二铋，所述钛源包括氧化钛，所述第二熔盐选择氯化钠和氯化钾，其中，氯化钠和氯化钾的摩尔比为1:1，所述第三熔盐选择氯化钾。
17、进一步的，步骤s3中，制备中间体时，所述铋源、钛源、第二熔盐投料质量比为(19-20)：(5-5.5)：25，所述保温的温度为1100℃，保温的时间为1.5h；进一步制备钛酸锶模板时，所述碳酸锶、第三熔盐球磨、中间体的质量比为(6.5-7)：(18-18.5)：(11.5-12)。
18、进一步的，步骤s4中，所述溶剂包括丁酮、乙醇中的一种或二者混合，所述助剂包括分散剂、塑化剂和粘结剂，
19、其中，所述分散剂包括三油酸甘油酯，塑化剂包括聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或二者混合，粘结剂包括聚乙烯醇缩丁醛。
20、进一步的，步骤s4中，所述原料粉、溶剂、分散剂、塑化剂、粘结剂的投料质量比为10:13.5：(0.3-0.4)：0.65:0.7。
21、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
22、(1)本专利技术制备出的钛酸铋钠基无铅压电织构陶瓷具有优异的电致应变性能以及超低的应变滞后。
23、(2)双模板以及助烧剂的引入大大降低了烧结温度，并且在这种低烧结温度下可获得超高的织构度。
24、(3)本专利技术的制备方法简单、经济实用，且属于无铅环保体系，对制动器领域的发展具有重要意义。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷，其特征在于，该陶瓷的化学组成为0.76Bi0.5Na0.5TiO3-0.24SrTiO3-MnO-CuO-SrTiO3-NaNbO3，
2.一种如权利要求1所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述钠源包括碳酸钠，所述铋源包括三氧化二铋，所述锶源包括碳酸锶，所述钛源包括氧化钛，所述锰源包括氧化锰，所述铜源包括氧化铜。
4.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述煅烧的温度为700-900℃，煅烧的时间为2-4h。
5.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述铋源包括三氧化二铋，所述钾源包括碳酸钾，所述铌源包括五氧化二铌，所述第一熔盐选择氯化钠。
6.根据权利要求2所述的
7.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述铋源包括三氧化二铋，所述钛源包括氧化钛，所述第二熔盐选择氯化钠和氯化钾，其中，氯化钠和氯化钾的摩尔比为1:1，所述第三熔盐选择氯化钾。
8.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S3中，制备中间体时，所述铋源、钛源、第二熔盐投料质量比为(19-20)：(5-5.5)：25，所述保温的温度为1100℃，保温的时间为1.5h；进一步制备钛酸锶模板时，所述碳酸锶、第三熔盐球磨、中间体的质量比为(6.5-7)：(18-18.5)：(11.5-12)。
9.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述溶剂包括丁酮、乙醇中的一种或二者混合，所述助剂包括分散剂、塑化剂和粘结剂，
10.根据权利要求9所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述原料粉、溶剂、分散剂、塑化剂、粘结剂的投料质量比为10:13.5：(0.3-0.4)：0.65:0.7。
...【技术特征摘要】
1.一种具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷，其特征在于，该陶瓷的化学组成为0.76bi0.5na0.5tio3-0.24srtio3-mno-cuo-srtio3-nanbo3，
2.一种如权利要求1所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述钠源包括碳酸钠，所述铋源包括三氧化二铋，所述锶源包括碳酸锶，所述钛源包括氧化钛，所述锰源包括氧化锰，所述铜源包括氧化铜。
4.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述煅烧的温度为700-900℃，煅烧的时间为2-4h。
5.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述铋源包括三氧化二铋，所述钾源包括碳酸钾，所述铌源包括五氧化二铌，所述第一熔盐选择氯化钠。
6.根据权利要求2所述的具备高电致应性及超低滞后的钛酸铋钠基无铅织构陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s2中，制备前驱体时，所述铋源、钾源、铌源、第一熔盐的投料质量比为10：(3-3.5)：(8.5-9)：(24-24.2)，反应的温度为1000-1100℃，...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。