[发明专利]一种低损耗铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无铅压电陶瓷的制备方法，具体是在高压氧条件下采用低温液相快速烧结制备的低损耗高性能铁酸铋-钛酸钡基高温无铅压电陶瓷的制备方法。 

背景技术

压电陶瓷在信息、激光、导航、电子技术、通讯、计量检测、精密加工和传感技术等高技术领域应用广泛。铁酸铋-钛酸钡体系压电陶瓷因其无铅、烧结温度低、高居里温度、高退极化温度以及良好的压电性能收受到极大关注，2009年,Serhiy O. Leontsev  and Richard E. Eitel等报道该体系在氧气氛中烧结条件下可获得的压电常数d₃₃=116pC/N、退极化温度T_d=469^oC的压电陶瓷，但由于该体系的介电损耗一直较高，在1KHZ下的介电损耗为4.6%，严重限制了其实际开发应用，因此如何降低该体系的介电损耗，是该体系得以在高温领域应用的关键技术。

BiFeO₃-BaTiO₃体系的介电损耗主要由以下几个方面的因素引起：（1）由于纯BiFeO₃的烧结温度为750度左右，而BaTiO₃的烧结温度为1450度左右，两者相差达到700^oC，因此，为了提高BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷体系的致密度及性能，两相固溶体的烧结温度在1000^oC以上，而Bi元素在高温下又极易挥发，因此使得烧结产品偏离设计的化学计量比；（2）Fe³⁺离子的变价，在降温阶段，Fe³⁺离子有部分会转变成Fe²⁺离子。为了维持化合价平衡，这两种因素都会导致大量氧空位的产生，最终使得样品的介电损耗较高，极化困难。因此该体系在高温压电领域得以应用的关键是如何控制该体系的介电损耗。

发明内容

本发明的目的是针对BiFeO₃-BaTiO₃体系所存在的不足，而所提供一种低损耗铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷的制备方法。这种压电陶瓷能有效的将介电损耗降低到了1.0%以下，使其可以应用在高温领域。

实现本发明目的的技术方案是：

一种低损耗铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷，其组成通式为： (1-x)(Bi_1-tLa_t)FeO₃-xBa(Ti_1-uSn_u)O₃+0.5%BiMnO₃+yBa(Cu_1/3Nb_2/3)O₃+zLiBiO₃+mBa(W_1/2Cu_1/2)O₃，其中t、x、u、y、z、m表示摩尔分数，且0<t≤0.02，0.15≤x≤0.30，0<u<0.05, 0<y<0.05, 0<z<0.05，0<m<0.05。

一种低损耗铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

（1）以分析纯Fe₂O₃、Bi₂O₃、BaCO₃、TiO₂、La₂O₃、SnO₂、MnCO_3、CuO、WO₃、Nb₂O₅、Li₂CO₃为原料，按照(1-x)(Bi_1-tLa_t)FeO ₃-xBa(Ti_1-uSn_u)O₃+ｚLiBiO₃