一种铁电陶瓷材料及其制备方法与流程

技术特征：

1.一种铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

1)采用两步固相法合成Pb_(1-1.5x)Bi_0.5xCe_0.5x(Mg_1/3Nb_2/3)_(1-y)Ti_yO₃；所述两步固相法包括：

1-1)以MgO，Nb₂O₅为原料，在1000℃～1200℃的温度下保温2小时合成MgNb₂O₆,；

1-2)以MgNb₂O₆，Pb₃O₄,TiO₂,Bi₂O₃,CeO₂为原料，在820℃～850℃的温度下保温4小时，合成Pb_(1-1.5x)Bi_0.5xCe_0.5x(Mg_1/3Nb_2/3)_(1-y)Ti_yO₃粉体；

其中，0.002≤x≤0.04，0.05≤y≤0.1，x、y为摩尔数；

2)对所述步骤1)中合成好的Pb_(1-1.5x)Bi_0.5xCe_0.5x(Mg_1/3Nb_2/3)_(1-y)Ti_yO₃粉体进行细磨，细磨后添加粘结剂造粒并压制成型以得到素坯；

3)进行排塑，排除所述素坯中的有机物质；

4)对所述素坯进行烧结，获得铁电陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1-1)具体为：

以MgO，Nb₂O₅为原料，按照MgNb₂O₆的化学计量比配料后用湿式球磨法混料；对混合材料进行烘干；

在1000℃～1200℃的温度下保温2小时合成MgNb₂O₆。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1-2)具体为：

以MgNb₂O₆，Pb₃O₄，TiO₂，Bi₂O₃，CeO₂为原料，按照Pb_(1-1.5x)Bi_0.5xCe_0.5x(Mg_1/3Nb_2/3)_(1-y)Ti_yO₃的化学计量比配料后用湿式球磨法混料；对混合材料进行烘干；

在820℃～850℃的温度下保温4小时后得到Pb_(1-1.5x)Bi_0.5xCe_0.5x(Mg_1/3Nb_2/3)_(1-y)Ti_yO₃粉体；其中，0.002≤x≤0.04，0.05≤y≤0.1，x、y为摩尔数。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，陶瓷粉体、磨球、去离子水的质量比如下：

陶瓷粉体：磨球：去离子水＝1：(1.8～2)：(0.6～0.8)。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述细磨时间为24～48小时。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述磨球为玛瑙球或氧化锆球。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所用粘结剂为PVA；

所述粘结剂的添加量为陶瓷粉体质量的5％～8％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述排塑的温度为500℃～600℃，保温时间为2～3小时。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：

将所述素坯放入坩埚中密闭烧结，烧结温度为1200℃～1250℃，升温速率为2℃/min～5℃/min，保温时间为l～3小时。

10.一种铁电陶瓷材料，其特征在于，所述铁电陶瓷材料的化学成分符合化学通式Pb_(1-1.5x)Bi_0.5xCe_0.5x(Mg_1/3Nb_2/3)_(1-y)Ti_yO₃,

其中，0.002≤x≤0.04，0.05≤y≤0.1，x、y为摩尔数；

所述铁电陶瓷材料采用如权利要求1～9中任意一项提供的制备方法制备而成。

11.根据权利要求l0所述的铁电陶瓷材料，其特征在于，所述铁电陶瓷材料能够在1200℃～1250℃烧结。

12.根据权利要求l0或11所述的铁电陶瓷材料，其特征在于，所述铁电陶瓷材料在65–95kV/cm的工作电场下，释放的储能密度为0.51-0.69J/cm³，储能效率大于75％。

13.根据权利要求10所述的铁电陶瓷材料，其特征在于，在室温条件下，当频率处于100Hz～1MHz频率范围内时，所述铁电陶瓷材料相对介电常数大于10000，介电损耗小于0.05。