[发明专利]一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法

说明书

一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法,本发明涉及单相多铁陶瓷及其制备方法。本发明是要解决现有的单相多铁材料铁酸铋的铁磁性弱的技术问题。本发明的单相多铁陶瓷材料的化学表达式为(1‑x)Ba(Zr_0.2Ti_0.8)O₃–x(Ba_0.7Ca_0.3)(Fe_0.5Ta_0.5)O₃，其中x＝0.2～0.4。制法：碳酸钡、碳酸钙、二氧化钛、三氧化二铁、五氧化二钽和二氧化锆粉末混合后湿法球磨，烘干后放在管式炉预烧，然后再湿法球磨，烘干后加入粘结剂压制成预制体，再将预制体于管式炉中烧结，得到单相多铁陶瓷材料。单相多铁陶瓷材料在室温下是四方相钙钛矿结构，同时具有铁磁性和铁电性，可用于电气、电子领域。

技术领域

本发明涉及单相多铁陶瓷及其制备方法。

背景技术

多铁材料是指同时具有两种或者两种以上铁性的材料，其中铁性主要包括铁电性、铁磁性、铁弹性和铁涡性，而研究最多的多铁材料是磁性与铁电性共存的磁电多铁材料。在磁电多铁材料中，磁性与铁电性之间存在一定的耦合效应，在信息存储、自旋电子器件、电容-电感一体化器件和微波吸收技术领域存在着广泛的应用前景。然而目前室温共存铁磁性和铁电性的单相多铁材料比较稀少，从而一定程度上就限制了对于多铁材料应用的研究步伐。目前研究最多的室温单相多铁材料是铁酸铋(BiFeO₃)，它在室温下同时具有铁电性和铁磁性，但其铁磁性较弱，还不能实际应用。

发明内容

本发明是要解决现有室温共存铁磁性和铁电性的单相多铁材料铁酸铋铁磁性弱的技术问题，而提供一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法。

本发明的单相多铁陶瓷材料的化学表达式为：

(1-x)Ba(Zr_0.2Ti_0.8)O₃–x(Ba_0.7Ca_0.3)(Fe_0.5Ta_0.5)O₃，其中x＝0.2～0.4，简写为BXT。

本发明的单相多铁陶瓷材料的制备方法，按以下步骤进行：

一、将碳酸钡(BaCO₃)、碳酸钙(CaCO₃)、二氧化钛(TiO₂)、三氧化二铁(Fe₂O₃)、五氧化二钽(Ta₂O₅)和二氧化锆(ZrO₂)粉末按照(1-x)Ba(Zr_0.2Ti_0.8)O₃-x(Ba_0.7Ca_0.3)(Fe_0.5Ta_0.5)O₃的化学计量比称量并混合均匀，得到混合粉末，其中x＝0.2～0.4；

二、将步骤一得到的混合粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12-48h，得到悬浊液A；

三、将步骤二得到的悬浊液A烘干，得到粉末A，然后再将该粉末A放入管式炉中，在温度为1100～1250℃的条件下保持3～6h，得到预烧粉末；

四、将步骤三得到的预烧粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12-48h，得到悬浊液B；

五、将步骤四得到的悬浊液B在80℃烘干，得到粉末B，然后按10g粉末B加入1～3ml质量分数为5％～10％的聚乙烯醇溶液的比例，向粉末B中加入聚乙烯醇溶液作粘结剂，混合均匀后，加入模具中，压制成预制体；

六、将步骤五中得到的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至1250～1500℃烧结3～8h，得到单相多铁陶瓷材料。