[发明专利]高居里温度“收发”两用型PZT三元系压电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于压电陶瓷技术领域，具体涉及一种高居里温度“收/发”两用型PZT‑Pb(Sn_2/3Nb_1/3)三元系压电陶瓷材料及其制备方法，该三元系压电陶瓷材料以锆钛酸铅和铌锡酸铅固溶体为主要成分，可不掺杂或可掺杂选自SiO₂、La₂O₃和MnO₂中的至少一种或几种添加物，该PZT‑Pb(Sn_2/3Nb_1/3)三元系压电陶瓷材料组成为：Pb(Zr_1‑xTi_x)1‑y(Sn_2/3Nb_1/3)yO₃+awt.％SiO₂+bwt.％La₂O₃+cwt.％MnO₂；其中，x＝0.35～0.65，y＝0.0～0.20，a＝0～0.2，b＝0～0.3，c＝0～0.1；本发明的陶瓷材料具有较高的压电应变常数d₃₃和机电耦合系数k_p，适中的介电常数和机械品质因数，是一种性能优良的“收/发”两用型压电陶瓷材料。

技术领域

本发明属于压电陶瓷技术领域，具体涉及一种高居里温度“收/发”两用型PZT-Pb(Sn_2/3Nb_1/3)三元系压电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展，压电陶瓷材料的研究越来越深入，应用也越来越广泛，如在压电换能器的设计时经常会要求压电陶瓷元件同时具有接收和发射的功能，还希望能在温度较高的环境下使用，这些将对压电陶瓷的研究提出新的挑战，要得到居里温度高、接收灵敏度高，发射信号又比较强的“收/发”两用型压电陶瓷比较难以实现。目前最常用的压电陶瓷材料的居里温度(Tc)一般都比较低，在温度升高时容易引起材料退极化而导致换能器压电性能不稳定等问题，因此，具有高居里温度(Tc)“收/发”两用型压电陶瓷材料的研制对高温“收/发”两用型压电器件的研发具有重大的意义。本发明基于满足在高温环境下工作的收/发两用型压电器件对压电陶瓷材料提出的更高要求，制备出了居里温度高、接收灵敏度高、发射信号强的新型压电陶瓷材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种居里温度高、接收灵敏度高并且发射信号强的收/发”两用型压电陶瓷材料，其材料标准片(Φ20×1)的主要性能为：d₃₃＝430pC/N，ε_33T/ε_o＝1800，tanδ＝1.50％，k_p＝0.64，Q_m＝100，T_c＝358℃。相比一般的同类PZT压电陶瓷，本发明的陶瓷材料具有较高的压电应变常数d₃₃和机电耦合系数k_p，适中的介电常数和机械品质因数，是一种性能优良的“收/发”两用型压电陶瓷材料。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高居里温度“收发”两用型PZT-Pb(Sn_2/3Nb_1/3)三元系压电陶瓷材料，该三元系压电陶瓷材料以锆钛酸铅和铌锡酸铅固溶体为主要成分，可不掺杂或可掺杂选自SiO₂、La₂O₃和MnO₂中的至少一种或几种添加物；

所述高居里温度“收发”两用型PZT-Pb(Sn_2/3Nb_1/3)三元系压电陶瓷材料组成为：