5wt. % Ba0.4Sr0.eTi03- 1. 5wt. %玻璃复相陶瓷。
[0034]实施例2
[00对 （1)将BaC03,SrC03和TiO2原料粉末分别按Ban.4Srn.eTi03化学式称量配料；
[0036] (2)将步骤（1)配制好的化学原料放入球磨罐，加入氧化错球和去离子水中球磨 24小时（粒径为lOOnm~500nm)，将球磨后的粉料在干燥箱中烘干后120目过筛。将制得 的粉料115(TC般烧3小时后，过120目筛，制得Bae.4Sr。.Ji〇3粉料；
[0037] 做将玻璃的原料Si〇2,Al2〇3,B203,化0,K20按照质量比57:17:15:9:2进行配料， 研磨后烘干，过筛；在1550°C溫度下烙融0. 5小时后，倒入去离子中迅速冷却制得玻璃；随 后将玻璃研磨至粒径为lOOnm~500nm后烘干，过筛，制得玻璃粉末；
[00測 （4)将步骤似制得的Ban.4Srn.eTi03粉料与步骤做制得的玻璃粉末按质量比97 : 3进行配料，研磨后烘干，120目过筛，制得陶瓷粉料；
[003引妨将步骤（4)制得的粉末装入直径为10mm的石墨模具，放入放电等离子烧结系 统在1000°C、30MPa机械压力下烧结5分钟。从室溫到900°C的升溫速率为100°C/min,从 900°(：到 980°(：升溫速率为40°(：/111111，980°(：到 1000°(：升溫速率为20°(：/111111，1000°(：保溫 5min，烧结完成后，卸去压力并随炉冷。
[0040] (6)将步骤（5)制得的陶瓷样品在磨去粘附的石墨纸后在空气中1000°C下热处理 3小时。从室溫到1000°C的升溫速率为5°C/min，1000°C保溫化，处理完成后随炉冷。并在 空气气氛下，将其在l〇〇〇°C下热处理3小时得到具有高储能密度的97wt. %Bae.4Sr。.Ji〇3-3wt. %玻璃复相陶瓷。
[00川实施例3
[004引 （1)将BaC03,SrC03和TiO2原料粉末分别按Ban.4Srn.eTi03化学式称量配料；
[004引 似将步骤（1)配制好的化学原料放入球磨罐，加入氧化错球和去离子水中球磨 24小时（粒径为lOOnm~500nm)，将球磨后的粉料在干燥箱中烘干后120目过筛。将制得 的粉料115(TC般烧3小时后，过120目筛，制得Bae.4Sr。.Ji03粉料；
[0044]做将玻璃的原料Si〇2,Al2〇3,B203,化0,K20按照质量比57:17:15:9:2进行配料， 研磨后烘干，过筛；在1550°C溫度下烙融0. 5小时后，倒入去离子中迅速冷却制得玻璃；随 后将玻璃研磨至粒径为lOOnm~500nm后烘干，过筛，制得玻璃粉末；
[004引 （4)将步骤似制得的Ban.4Srn.eTi03粉料与步骤做制得的玻璃粉末按质量比95 : 5进行配料，研磨后烘干，120目过筛，制得陶瓷粉料；
[0046] (5)将步骤（4)制得的粉末装入直径为10mm的石墨模具，放入放电等离子烧结系 统在1000°C、30MPa机械压力下烧结5分钟。从室溫到900°C的升溫速率为100°C/min,从 900°(：到 980°(：升溫速率为40°(：/111111，980°(：到 1000°(：升溫速率为20°(：/111111，1000°(：保溫 5min，烧结完成后，卸去压力并随炉冷。
[0047] (6)将步骤（5)制得的陶瓷样品在磨去粘附的石墨纸后在空气中1000°C下热处理 3小时。从室溫到1000°C的升溫速率为5°C/min，1000°C保溫化，处理完成后随炉冷。并在 空气气氛下，将其在l〇〇〇°C下热处理3小时得到具有高储能密度的95wt. %Bae.4Sr。.Ji〇3-5wt. %玻璃复相陶瓷。
[004引 对比例1
[0049] 提供纯BaD.4SrD.JiO3陶瓷的放电等离子烧结制备过程：
[0050] (1)将BaC〇3,SrC〇3和TiO2原料粉末分别按Ban.4Srn.eTi〇3化学式称量配料；
[0051] (2)将步骤（1)配制好的化学原料放入球磨罐，加入氧化错球和去离子水球磨24 小时（粒径为lOOnm~500nm)，将球磨后的粉料在干燥箱中烘干后120目过筛。随后在 1150 °C般烧3小时后再次120目过筛；
[005引做将步骤似制得的粉末装入直径为10mm的石墨模具，放入放电等离子烧结系 统在1050°C、30M化机械压力下烧结5分钟。从室溫到950°C的升溫速率为100°C/min,从 950°C到 1030°C升溫速率为 40°C/min, 1030°C到 1050°C升溫速率为 20°C/min, 1050°C保溫 5min，烧结完成后，卸去压力并随炉冷。
[0053] (4)将步骤（3)制得的陶瓷样品在磨去粘附的石墨纸后在空气中1000°C下热处理 3小时。从室溫到1000°C的升溫速率为5°C/min, 1000°C保溫2h，处理完成后随炉冷，得到Ba〇.4S;r〇.6Ti〇3陶瓷。
[0054] 将实施例1~3和对比例1制备得到的圆柱形电介质陶瓷样品用砂纸磨至0. 20mm 厚度，表面喷上金电极后，利用铁电分析仪测量其60Hz频率
[0055] 下的电滞回线，利用积分法计算其储能密度。
[0056]表1
[0057]
[005引表1示出了利用本发明的制备方法制得的（lOO-x)wt. %BaO.4SrO. 6Ti03-xwt. %玻璃（X=1.5,3,5)复相陶瓷和利用放电等离子烧结方法制备的BaO.4SrO. 6Ti03陶 瓷在室溫、60Hz频率下的介电击穿强度和储能密度，由表1可知，本发明制得的高储能密度 铁酸锁领基玻璃复相陶瓷在室溫下最高储能密度为2. 00J/cm3,而利用放电等离子烧结方 法制备的纯BaO.4SrO. 6Ti03陶瓷的室溫下储能密度仅为1. 28J/cm3。
[0059]从图2,3,4可W看出，添加玻璃相后，复合陶瓷的击穿场强、储能密度显著提 高。相比于纯铁酸锁领陶瓷，添加了质量分数为1.5%、3%、5%的玻璃相后，击穿场强从 230kV/cm增大到300kV/cm、320kV/cm、440kV/cm。因此其储能密度也相应提高，在添加量为 5%时达到最高为2.OOJ/cm3,较纯铁酸锁领陶瓷提高了 56%。
【主权项】
1. 一种高储能密度钛酸锶钡基玻璃复相陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤： ⑴将原料BaCO3,SrCO3和TiO2按BaQ.4Sra6Ti03化学式配料，研磨至粒径为IOOnm~ 500nm后烘干，过筛； ⑵将步骤⑴制得的粉料1150°C煅烧3小时后，过筛，制得Baa4Sra6Ti(V)^料； ⑶将原料Si02,Al2O3,B2O3,ZnO,K2O按照质量比57:17:15:9:2进行配料，研磨后烘干， 过筛； (4) 将步骤（3)制得的粉料1550°C熔融0.5小时后，倒入去离子中迅速冷却，制得玻 璃； (5) 将步骤（4)制得的玻璃研磨至粒径为IOOnm~500nm后烘干，过筛，制得玻璃粉末； (6) 将步骤⑵制得的Ba。. 4Sr。. 61103粉料与步骤（5)制得的玻璃粉末按质量比 (100-x) :X进行配料，研磨后烘干，过筛，制得陶瓷粉料； (7) 将步骤（6)制得的陶瓷粉料装入模具，利用放电等离子烧结系统在真空环境中 1000°C进行烧结，制得陶瓷烧结体； (8) 空气气氛下，将步骤（7)制得的陶瓷烧结体KKKTC热处理3小时，制得所述高储能 密度钛酸锶钡复相陶瓷。2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)、（3)、（5)、（6)中，研磨的方法 为：将原料放入球磨罐，加入氧化锆球和去离子水进行球磨。3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（6)中，Baa4Sra6Ti(V)^if与玻璃 粉末的质量比（100-x) :x，X= 1. 5~5。4. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（6)中，Baa4Sra61103粉料与玻璃 粉末的质量比（100-x) :x，X= 1. 5、3或5。
【专利摘要】本发明公开了一种高储能密度钛酸锶钡基玻璃复相陶瓷的制备方法，该方法首先将原料BaCO3，SrCO3和TiO2按Ba0.4Sr0.6TiO3化学式配料，制得Ba0.4Sr0.6TiO3粉料；其次将原料SiO2，Al2O3，B2O3，ZnO，K2O按照质量比57:17:15:9:2进行配料，制得玻璃，研磨后制得玻璃粉末；然后将Ba0.4Sr0.6TiO3粉料与玻璃粉末按质量比(100-x)：x进行配料，制得陶瓷粉料；最后将陶瓷粉料装入模具，利用放电等离子烧结系统在真空环境中1000℃进行烧结，制得陶瓷烧结体，热处理后，制得高储能密度钛酸锶钡复相陶瓷。本发明方法制备的高储能密度钛酸锶钡基玻璃复相陶瓷，储能密度提高和介电击穿场强大幅提高，可用于高密度储能电容器等元器件，在大功率和脉冲功率领域有着极大的应用价值。
【IPC分类】C04B35/468, C04B35/622
【公开号】CN105198409
【申请号】CN201510694655
【发明人】吴勇军, 邱维君, 陈湘明
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月21日