一种高温、高性能、高稳定性的铋层状结构压电陶瓷材料及其应用的制作方法

文档序号:11100107阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种W/Cr共掺杂的BIT压电陶瓷材料,其特征在于该压电陶瓷材料的配方由通式Bi4Ti3-xWxO12+x+y wt.%Cr2O3表示,式中0≤x≤0.1;0≤y≤0.4,x,y不能同时为0,其中,x表示W的摩尔分数,y表示Cr2O3的质量分数。

2.如权利要求1所述W/Cr共掺杂的BIT压电陶瓷材料的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:

(1)粉体合成

将分析纯级的主料:氧化铋和二氧化钛以及掺杂物:三氧化钨按化学式:Bi4Ti3-xWxO12+x计算的用量配比进行精确称取,放于聚四氟乙烯球磨罐中,以无水乙醇为分散介质,用行星球磨机球磨12~24h,转速为100~600rpm。取出浆料后在烘灯下烘烤2~4h,然后置于氧化铝坩埚中放在程序控温的箱式炉中以5℃/min的升温速度升温至800~900℃,保温2~4h,得到W掺杂的BIT陶瓷粉体;

(2)二次球磨

将所得粉体精确称重,按其质量的y%加入添加物:三氧化二铬,放入聚四氟乙烯球磨罐中以无水乙醇为分散介质,用行星球磨机球磨12~24h,转速为100~600rpm,取出浆料后在烘灯下烘烤2~4h,得到加Cr的W掺杂BIT陶瓷粉体;

(3)造粒成型

在所得粉体中加入浓度为5~10wt.%的聚乙烯醇溶液作为胶粘剂,充分混合后造粒,并过40目筛网,然后在粉末干压成型机上压强8~20MPa下压制成直径~10mm、厚度~1mm的圆片型坯体;

(4)排胶烧结

将所得坯体整齐排列放在箱式炉中,以1℃/min的升温速度先升温至80~120℃恒温1~4h排除水分,然后以2℃/min的升温速度升至500~700℃保温1~4h排出胶粘剂。随炉自然冷却后再将坯体叠放在一起(10~20片为一组),盖上氧化铝坩埚置于箱式炉中先以5℃/min的升温速度升至1000℃,然后以2℃/min的升温速度升至1000~1200℃保温2~4h烧结成瓷;

(5)被银极化

将所得陶瓷双面碾磨抛光至0.4~0.6mm厚度,再刷上浓度为5~15wt.%的银浆,然后在箱式炉中500~600℃保温10~15min制成电极。将所得样品放入100~200℃的硅油浴中进行直流电场极化,电场强度5~15kV/mm,保压时间15~45min,最后带电降至室温取出得到BTWC系列压电陶瓷。

3.如权利要求1所述W/Cr共掺杂的BIT压电陶瓷材料的应用,其特征在于该压电陶瓷材料应用在高温度为550℃以下功能器件的敏感元件,电加速度传感器、高温高压电换能器、驱动器、引爆器。

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