[发明专利]一种无铅透明铁电陶瓷材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种无铅透明铁电陶瓷材料，其特征在于，所述无铅透明铁电陶瓷材料的化学组成为(1-x)K_0.5Na_0.5NbO₃-xSr(Bi_0.5Nb_0.5)O₃，x＝0.02～0.07。

2.权利要求1所述无铅透明铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将碳酸钾、碳酸钠、五氧化二铌、碳酸锶和氧化铋混合，将所得混合料依次进行第一球磨处理、第一预烧处理和第一冷却，得到一级陶瓷粉体；

(2)将所述一级陶瓷粉体依次进行第二球磨处理、第二预烧处理和第二冷却，得到二级陶瓷粉体；

(3)将所述二级陶瓷粉体依次进行造粒和压制成型，得到压片；

(4)将所述压片依次进行烧结和第三冷却，得到所述无铅透明铁电陶瓷材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一球磨处理和第二球磨处理均为湿法球磨；所述湿法球磨的球磨介质为乙醇，磨球为锆球，所述锆球包括直径为5mm的锆球和直径为8mm的锆球，所述直径为5mm的锆球和直径为8mm的锆球的数量比为2：1；

所述第一球磨处理和第二球磨处理的转速独立为300～400r/min，所述第一球磨处理和第二球磨处理的球料比为2:1；所述第一球磨处理的时间为20～24h，所述第二球磨处理的时间为10～12h。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述第一球磨处理和第二球磨处理后还分别包括将所得第一球磨粉体和第二球磨粉体依次进行干燥和过筛；所述干燥的温度为70℃，所述过筛为过100目筛。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一预烧处理和第二预烧处理的温度独立地为840～860℃，保温时间独立地为2～5h。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述造粒用粘结剂为聚乙烯醇；所述聚乙烯醇以聚乙烯醇水溶液的形式加入，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为4％。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压力为5～10MPa，保压时间为1～2min。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结在密闭条件下进行，所述烧结包括依次进行的第一烧结阶段和第二烧结阶段；所述第一烧结阶段由室温升温至第一烧结温度，在所述第一烧结温度下进行第一保温；所述第二烧结阶段由第一烧结温度升温至第二烧结温度，在所述第二烧结温度下进行第二保温；所述第一烧结温度为580～620℃，所述第一保温的时间为60～180min，所述第一烧结阶段的升温速率为1～3℃/min；所述第二烧结温度为1160～1200℃，所述第二保温的时间为120～240min，所述第二烧结阶段的升温速率为3～5℃/min。

9.根据权利要求2或8所述的制备方法，其特征在于，所述第一冷却和第二冷却为随炉冷却；所述第三冷却包括依次进行的前冷却阶段、中冷却阶段和后冷却阶段；

所述前冷却阶段降温至第一冷却温度；所述中冷却阶段由第一冷却温度降温至第二冷却温度，在所述第二冷却温度下进行保温；所述后冷却阶段为随炉冷却；所述前冷却阶段的降温速率为1～2℃/min，所述第一冷却温度为1100～900℃；所述中冷却阶段的降温速率为2～4℃/min，所述第二冷却温度为700～500℃，所述保温的时间为30～120min。

10.权利要求1所述无铅透明铁电陶瓷材料或权利要求2～9任意一项所述制备方法制备得到的无铅透明铁电陶瓷材料作为光电器件在记忆元件、光衰减器、光隔离器和光开关中的应用。