[0032] 实施例2
[0033] (1)将原料BaC03，SrC03，Ti02，Μη0 按Ba〇.5Sn).5(Ti().997Mn().(x)3)03 化学式称量配料；
[0034] (2)将步骤（1)配制好的化学原料放入球磨罐，加入氧化锆球和无水乙醇球磨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；
[0035] (3)将步骤(2)制得的粉末在1150°C煅烧3小时后再次120目过筛；
[0036] (4)将步骤(3)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、50MPa机械压力下烧结5分钟。从室温到1000°C的升温速率为100°C/min，从1000 °(3到 1030°C升温速率为 40°C/min，1030°C到 1050°C升温速率为 20°C/min，1050°C保温 5min， 烧结完成后，卸去压力并随炉冷。
[0037] (5)将步骤(4)制得的陶瓷样品在磨去粘附的石墨纸后在氧气氛中1250°C下热处 理6小时。从室温到1250°C的升温速率为5°C/min，1250°C保温6h，1250°C到800°C的降温速 率为 2°C/min，之后随炉冷，得到BaQ.5SrQ.5(Ti().997Mn().(x)3)03 陶瓷。
[0038] 实施例3
[0039] (1)将原料BaC03，SrC03，Ti02，Μη0 按BaQ.5SrQ.5(Ti().995Mn().(x)5)03 化学式称量配料；
[0040] (2)将步骤(1)配制好的化学原料放入球磨罐，加入氧化锆球和无水乙醇球磨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；
[0041] (3)将步骤(2)制得的粉末在1200°C煅烧1小时后再次120目过筛；
[0042] (4)将步骤(3)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、50MPa机械压力下烧结5分钟。从室温到1000°C的升温速率为100°C/min，从1000 °(3到 1030°C升温速率为 40°C/min，1030°C到 1050°C升温速率为 20°C/min，1050°C保温 5min， 烧结完成后，卸去压力并随炉冷。
[0043] (5)将步骤(4)制得的陶瓷样品在磨去粘附的石墨纸后在氧气氛中1250°C下热处 理3小时。从室温到1250°C的升温速率为5°C/min，1250°C保温3h，1250°C到800°C的降温速 率为 2°C/min，之后随炉冷，得到BaQ.5SrQ.5(Ti().995Mn().(x)5)03 陶瓷。
[0044] 对比例1
[0045]提供Ba〇.5SrQ.5Ti〇3陶瓷的放电等离子烧结制备过程：
[0046] (1)将BaC03，SrC03和Ti02原料粉末分别按Bao.5SrQ.5Ti03化学式称量配料；
[0047] (2)将步骤（1)配制好的化学原料放入球磨罐，加入氧化锆球和无水乙醇球磨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；
[0048] (3)将步骤(2)制得的粉末在1150°C煅烧3小时后再次120目过筛；
[0049] (4)将步骤(3)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、50MPa机械压力下烧结5分钟。从室温到1000°C的升温速率为100°C/min，从1000 °(3到 1030°C升温速率为 40°C/min，1030°C到 1050°C升温速率为 20°C/min，1050°C保温 5min， 烧结完成后，卸去压力并随炉冷。
[0050] (5)将步骤(4)制得的陶瓷样品在磨去粘附的石墨纸后在氧气氛中1250°C下热处 理6小时。从室温到1250°C的升温速率为5°C/min，1250°C保温6h，1250°C到800°C的降温速 率为2°C/min，之后随炉冷，得到Bao. 5Sr〇. 5Ti03陶瓷。
[0051]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0.2~ 0.3mm厚度，表面喷上金电极后，利用铁电分析仪测量其60Hz频率下的电滞回线，利用积分 法计算其储能密度。
[0052]表1
[0053]
[0054] 表1示出了利用本发明的制备方法制得的Ba〇. 5Sr〇. 5(TixMnx) 03和Ba〇. 5Sr〇.5Ti03陶 瓷在室温、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 钛酸锶钡基电介质陶瓷在室温下储能密度为1.4~1.7J/cm3,而相同条件下制备的未使用 锰离子置换的BaQ.5SrQ.5Ti03陶瓷室温下储能密度为1.lj/cm3。
【主权项】
1. 一种锰离子部分置换钛离子高储能密度钛酸锶钡基陶瓷，其特征在于，所述陶瓷的 化学式为Bao.sSro.dTii-xMnx)〇3,其中x= 0.001、0.003或0.005,粉体的原料为碳酸钡、碳酸 锁、二氧化钛和一氧化猛粉末。2. -种权利要求1所述锰离子部分置换钛离子高储能密度钛酸锶钡基陶瓷的制备方 法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将原料Ba⑶3，Sr⑶3，Ti02，MnO按Bao. 5Sr〇.5 (Th-χΜηχ)03化学式配料，研磨至粒径为 100nm~500nm后烘干，过筛； (2) 将步骤（1)制得的粉料1100°C~1150°C煅烧1~5小时后，120目过筛； (3) 将步骤(2)制得的粉料装入模具，利用放电等离子烧结系统在真空环境中1000°C~ 1050°C进行烧结，制得陶瓷烧结体； (4) 氧气气氛下，将步骤(3)制得的陶瓷烧结体1100°C~1250°C处理3~6小时，制得所 述高储能密度钛酸锶钡基陶瓷。3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)中，化学式Bao.sSro.dTii-χΜηχ)03 中，x= 0 · 001 ~0 · 005。4. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)中，化学式Bao.sSro.dTii-χΜηχ)03 中，χ= 0·001、0·003或 0.005。5. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，煅烧温度为1150°C，时间为3 小时。6. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3)中，放电等离子烧结的温度为 1050°C，保温时间为5分钟。7. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，陶瓷烧结体热处理的条件为 氧气气氛中1250°C处理6小时。
【专利摘要】本发明公开了一种锰离子部分置换钛离子高储能密度钛酸锶钡基陶瓷及其制备方法，所述陶瓷的化学式为Ba0.5Sr0.5(Ti1-xMnx)O3，其中x＝0.001、0.003或0.005；所述陶瓷的制备方法为：(a)将原料BaCO3，SrCO3，TiO2和MnO按Ba0.5Sr0.5(Ti1-xMnx)O3(x＝0.001,0.003,0.005)化学式配料，研磨后烘干、过筛；(b)将步骤(a)制得的粉料1100℃～1200℃煅烧1～5小时后过筛；(c)将步骤(b)制得的粉料装入模具，利用放电等离子烧结系统在真空环境中1000℃～1050℃进行烧结，制得陶瓷烧结体；(d)氧气气氛下，将陶瓷烧结体1100℃～1250℃处理3～6小时，制得高储能密度钛酸锶钡基陶瓷。本发明制备的Ba0.5Sr0.5(Ti0.997Mn0.003)O3陶瓷在室温下储能密度达到了1.7J/cm3，比相同条件下制备的Ba0.5Sr0.5TiO3的储能密度提高了0.6J/cm3，提高幅度高达54.5％，由此可见微量锰离子部分置换钛离子可以有效的提高钛酸锶钡陶瓷的储能性能。
【IPC分类】C04B35/468, C04B35/622
【公开号】CN105461298
【申请号】CN201510889628
【发明人】吴勇军, 黄玉辉, 陈湘明
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月5日