【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及其制备方法，属于压电材料制备。
技术介绍
1、压电材料具有正、逆压电性能，能够实现机械能与电能和相互转换，广泛应用在谐振器、滤波器、制动器、扬声器、点火器等高新
铅基压电材料，如锆钛酸铅基压电陶瓷因其较好的性能占据了较大的市场份额，但众所周知，铅元素及其化合物具有剧毒性，在生产和使用过程中会对环境和人身健康造成难以逆转的损害，开发不含铅元素的压电陶瓷成为重要研究方向。
2、目前无铅压电陶瓷主要包含铌酸钠钾基、钛酸铋钠基、钛酸钡基，其中钛酸铋钠基无铅压电陶瓷因其高机械品质因数高等特性引起了研究者和产业界的关注。但在无铅压电陶瓷的物理性质中，机械品质因数和温度稳定性相互矛盾，改善其中一个就会损害另一个，严重限制了其在大功率场景下的应用。
3、因此，有必要开发一种同时具有高机械品质因素和高温度稳定性的无铅压电陶瓷材料，以解决现有技术中存在的问题。
4、本专利技术提供了一种宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的组分设计及其制备方法，属于压电材料制备
本专利技术采用两次球磨、两次固相烧结的方法，制备钛酸铋钠基无铅压电陶瓷，所述压电陶瓷具备较高的机械品质因数和良好的温度稳定性，有效扩展了无铅压电陶瓷的大功率应用温度范围。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷其制备方法的新技术方案。
2、本专利技术的第一个方面，提供了一种宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的
3、(1-x-y-z)(bi0.5na0.5)tio3-x(bi0.5k0.5)tio3-y(bi0.5li0.5)tio3-zm；
4、其中，m为k2co3、na2co3、mno2中的至少一种；
5、x,y,z分别表示(bi0.5k0.5)tio3、(bi0.5k0.5)tio3和m所占化合物(1-x-y-z)(bi0.5na0.5)tio3-x(bi0.5k0.5)tio3-y(bi0.5li0.5)tio3-zm的摩尔百分比；
6、其中0.04≤x≤0.10，0.02≤y≤0.06，0.04≤x≤0.10，0.00≤z≤0.03
7、可选的，所述宽温域无铅压电陶瓷随温度变化存在铁电相-弛豫相的转变。
8、本专利技术所述的(1-x-y-z)(bi0.5na0.5)tio3-x(bi0.5k0.5)tio3-y(bi0.5li0.5)tio3-zm陶瓷材料通过在所述范围内合理选择x、y、z的取值，可使其在0-235℃的温度范围内保持机械品质因数在950±30范围，即在具备高机械品质因数的同时，其应用温度范围可至235℃。
9、本专利技术的第二个方面，上述宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备方法，具体包括以下步骤：
10、(1)配料：根据化学组成表达式中(1-x-y-z)(bi0.5na0.5)tio3-x(bi0.5k0.5)tio3-y(bi0.5li0.5)tio3-zm各元素的化学计量比，以分析纯的bi2o3、tio2、li2co3、k2co3、na2co3、mno2为原料，经过研磨、烘干、一次烧结，制备得到具有钙钛矿结构的陶瓷粉体；并以此为原料，经过研磨、烘干、二次烧结，制备得到所述压电陶瓷的粉体材料。
11、(2)以上述步骤(1)制备的粉体为原料，经过造粒、压片、排胶、高温烧结步骤，得到化学组分为(1-x-y-z)(bi0.5na0.5)tio3-x(bi0.5k0.5)tio3-y(bi0.5li0.5)tio3-zm的无铅压电陶瓷材料。
12、上述步骤(1)中的研磨均为行星式球磨，以无水乙醇为球磨介质，球磨时间为12h-14h。
13、上述步骤(1)中的一次烧结条件为，温度800-850℃，烧结时间2h-3h。
14、上述步骤(1)中的二次烧结条件为，温度950-1050℃，烧结时间2h-3h。
15、上述步骤(2)中的造粒条件为，采用聚乙烯醇为粘结剂，聚乙烯醇用量为粉体总质量3％-8％。
16、上述步骤(2)中的排胶条件为，以0.5-1.5℃/min的升温速度升温至300-500℃，并保温4h-6h。
17、上述步骤(2)中的高温烧结条件为，以3-5℃/min的升温速度，升温至1050-1150℃，并保温2h-3h。再以3-6℃/min的降温速度降至室温。
18、与现有技术比。本专利技术具有的有益效果如下：
19、1.所述宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷表现出优异的机械品质因数，同时居里温度变化较小。
20、2.所述宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷具有优异的温度稳定性，在0-235℃温度范围内，性能稳定，有效扩展了其应用温度范围。
21、通过以下参照附图对本专利技术实施例的详细描述，本专利技术的其他特征及优势将表述的更加清楚。
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1.一种宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，它的化学组成表达式如下：(1-x-y-z)(Bi0.5Na0.5)TiO3-x(Bi0.5K0.5)TiO3-y(Bi0.5Li0.5)TiO3-zM；其中，M为K2CO3、Na2CO3、MnO2中的至少一种；0.04≤x≤0.10，0.02≤y≤0.06，0.04≤x≤0.10，0.00≤z≤0.03。
2.一种基于权利要求1的宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤和技术参数：
3.根据权利要求2所述的一种宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，球磨时间为12h-14h，一次烧结温度800-850℃，烧结时间2h-3h，二次烧结温度950-1050℃，烧结时间2h-3h。
4.根据权利要求2所述的一种宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，造粒采用聚乙烯醇为粘结剂，聚乙烯醇用量为粉体总质量3％-8％，排胶以0.5-1.5℃/min的升温速度升温至300-500℃，并保温4h-6h，高温烧结以3-5℃/min的升温速度
...【技术特征摘要】
1.一种宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，它的化学组成表达式如下：(1-x-y-z)(bi0.5na0.5)tio3-x(bi0.5k0.5)tio3-y(bi0.5li0.5)tio3-zm；其中，m为k2co3、na2co3、mno2中的至少一种；0.04≤x≤0.10，0.02≤y≤0.06，0.04≤x≤0.10，0.00≤z≤0.03。
2.一种基于权利要求1的宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤和技术参数：
3.根据权利要求2所述的一种宽温域钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志涛，左晓燕，侯利，朱尊伟，刘志成，
申请(专利权)人：安阳工学院，
类型：发明
国别省市：
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