[发明专利]一种可在高温条件下使用的钙钛矿型无铅压电陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无铅压电陶瓷材料，具体是一种ABO₃型钙钛矿结构的可在高温条件下使用的无铅压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

    高温压电材料在新型车载用电子控制装置、航空航天、石油钻探等设备中有了大量的应用，这些电子设备的工作环境极为苛刻，对压电材料的工作温度上限也提出了更高的要求。如在汽车中内置的压电陶瓷爆震传感器，动态燃料注射喷嘴工作温度高达300℃。目前商业化应用的PZT体系陶瓷的居里温度在250-380℃，由于热激活老化过程，其安全使用温度被限制在居里温度的1/2 处。使用温度低于450℃的高温压电陶瓷已经不能满足当前高新技术发展的要求。目前高温压电传感器特别是高温加速度计仅限于铌酸锂、磷酸镓等单晶材料，而且高温传感器主要集中在国外少数几家公司中，价格非常昂贵。因此，研究与发展高温压电陶瓷材料已经成为国内外当前研究的重点。

    文献[Ichiro Fujii, J Appl Phys, 2011, 50: 09ND07] 报道了一种Mn掺杂的BaTiO₃-Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃-BiFeO₃无铅压电陶瓷，但是压电性能最好的地方居里温度只有470 ℃，最好的压电常数d₃₃只有94pC/N，没有报道退极化温度与温度稳定性。文献[Serhiy O，J Am Ceram Soc, 2009,92(12):2957-2961]报导了具有高居里温度与良好压电性能的BiFeO₃–BaTiO₃基无铅压电陶瓷，但是需要在纯氧气氛中烧结，不适合产业化生产，且其压电常数较低，只有116 pC/N。

发明内容

   本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种可在高温条件下使用的钙钛矿型无铅压电陶瓷及其制备方法，这种压电陶瓷具有高温度稳定性，退极化温度≥450^oC，对环境友好、稳定性好、压电性能好，适合450^oC以上高温条件下使用。

   本发明的主要内容：

1.退极化温度≥450^oC的无铅压电陶瓷配方：

（1）(1-x)BiMO₃-x(Ba_1-uCa_u)(Ti_1-s-tZr_sSn_t)O₃+yMe_aO_b；   

（2）(1-x)Bi[M_1-v(Me'_1/2Me''_1/2)_v]O₃-x(Ba_1-uCa_u)(Ti_1-s-tZr_sSn_t)O₃+yMe_aO_b；

（3）(1-x)Bi[M_1-v(Me'_2/3M'_1/3)_v]O₃-x(Ba_1-uCa_u)(Ti_1-s-tZr_sSn_t)O₃+yMe_aO_b；