CN103265288B - 大介电常数压电陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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- CN103265288B CN103265288B CN201310172900.XA CN201310172900A CN103265288B CN 103265288 B CN103265288 B CN 103265288B CN 201310172900 A CN201310172900 A CN 201310172900A CN 103265288 B CN103265288 B CN 103265288B
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Abstract
本发明涉及压电陶瓷技术领域，是一种大介电常数压电陶瓷及其制备方法；其按下述步骤得到：第一步，将BaZr0.2Ti0.8O3粉体和(Ba0. 7Sr0 .3)TiO3粉体按物质的量之比（1-x）:x混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5。本发明所得的大介电常数压电陶瓷与现有技术Ba(Ti0.2Zr0.8)O3陶瓷和现有技术(Ba0.7Sr0.3)TiO3陶瓷相比，本发明降低了烧结温度，改良了材料性能；具有介电常数大、介电损耗低和结晶效果好的特点，降低了生产成本，提高了产品性能。
Description
技术领域
本发明涉及压电陶瓷技术领域，是一种大介电常数压电陶瓷及其制备方法。
背景技术
压电材料是一种可实现机械能和电能相互转换的铁电功能材料，具有正、逆压电效应。所谓正压电效应是指当某些介质在受到机械压力时，哪怕这种压力像声波振动那样微小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。压电效应的机理是：具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之，压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。目前,压电材料可分为三大类：一是压电晶体(单晶)，它包括压电石英晶体和其他压电单晶；二是压电陶瓷(多晶半导瓷)；三是新型压电材料，又可分为压电半导体和有机高分子压电材料两种。其中，压电陶瓷作为重要的功能材料在电子材料领域占据相当大的比重。压电陶瓷按其材料组成中含铅还是不含铅，分为含铅压电陶瓷和无铅压电陶瓷。其中，含铅压电陶瓷应用多位PZT基的二元系及多元系陶瓷，这种陶瓷中PbO (或Pb
3
O
4
)含量约占其原料总量的70% 左右, PbO有毒、高温下具有挥发性，在材料的制备过程中不仅危害环境, 而且使其化学计量式偏离了计算配方, 进而使产品一致性和重复性降低, 导致陶瓷性能下降。另外, 含铅器件废弃后也会给人类及生态环境带来危害, 如果将其回收实施无公害处理, 所需成本将很高, 甚至远高于当初器件的制造成本。因此，不管是为了满足市场需求，还是出于保护环境, 压电陶瓷材料的无铅化是必然趋势。无铅压电陶瓷的研究主要有三个系列：钙钛矿结构、含铋层状结构及钨青铜结构等。其中，钙钛矿结构的主要有钛酸钡系、钛酸铋钠系和碱金属属铌酸盐系等无铅压电陶瓷；含铋层状结构主要有Sr
1-x
Ba
x
Nb
2
O
6
基、A
x
Sr
1-x
N
a
Nb
5
O
15
基( A= Ca、Ba、Mg、Bi
0. 5
Li
0. 5
、Bi
0. 5
K
0. 5
、Bi
0. 5
Na
0. 5
等)和Ba
2
AgNb
5
O
15
基无铅压电陶瓷；钨青铜结构主要有Bi
4
Ti
3
O
12
基无铅压电陶瓷、MBi
4
Ti
4
O
15
基(M=Sr, Ca, Ba, Na
0. 5
Bi
0. 5
, K
0. 5
B i
0. 5
)、MBi
2
N
2
O
9
基(M =Sr,Ca,Ba,Na
0. 5
Bi
0. 5
,K
0. 5
Bi
0. 5
, N=Nb,Ta) 、Bi
3
TiNO
9
基(N=Nb,Ta)和复合铋层状结构无铅压电陶瓷等。钛酸锶钡（Ba
1-x
Sr
x
TiO
3
,BST）和锆钛酸钡（BaTi
1-x
Zr
x
O
3
, BZT）陶瓷同属于钛酸钡系列陶瓷。其中BST陶瓷由于其具有优异的介电、光和热释电等性能，被广泛应用于电容器、存储器等电子元件中。但随着锶含量的增大BST陶瓷压电性能迅速降低，其结构也从四方相向立方相转变，其中x=0.3（(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
）为其四方-立方转变的过渡组分，室温低频介电常数在3000左右。而BZT陶瓷在锆含量小于0.1时具有较高的压电系数和机电耦合系数，但在锆含量大于0.1时，其压电系数和介电常数均较低，当锆为0.2（BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
）时，压电系数d
33
为100pC/N左右，室温低频介电常数在7000左右。目前BZT陶瓷制备通常采用的都是固相反应方法，其烧结温度均在1500℃至1600℃，这样所用能源较多，生产过程中的成本较高。但有关具有高介电常数压电陶瓷，目前尚未见报道。
发明内容
本发明提供了一种大介电常数压电陶瓷及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
和BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
陶瓷的介电常数低、介电损耗大和生产成本高的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种大介电常数压电陶瓷，按下述步骤得到：第一步，将BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体和(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
粉体按物质的量之比（1-x）:x混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材，软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述该大介电常数压电陶瓷，按下述步骤得到：第一步，将BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体、(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
粉体和Y
2
O
3
按物质的量之比 (1-y)（1-x）:x(1-y)：y混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5，0<y≤0.003；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材,软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷。
上述BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体按下述方法得到：将BaCO
3
、TiO
2
、ZrO
2
按物质的量之比1：0.8：0.2加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO
3
、TiO
2
和ZrO
2
总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1250℃至1350℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体。
上述Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
粉体按下述方法得到：将原料BaCO
3
、TiO
2
、SrCO
3
按摩尔比为0.7：1：0.3加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO
3
、TiO
2
和SrCO
3
总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1200℃至1250℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
粉体。
上述第二步中，软材经造粒、过50目至100目筛后加入电动压机中压制成陶瓷坯体，电动压机的压力为60MPa至70MPa；或/和，陶瓷坯体的直径为13mm，厚度为1mm至2mm；或/和，箱式电炉的升温速率为1℃/min至4℃/min；或/和，第三步中，烧结后的陶瓷坯体经扫描电镜测试、砂纸打磨后进行X射线衍射测试，然后在打磨后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；或/和，第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种大介电常数压电陶瓷的制备方法，按下述步骤进行：第一步，将BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体和(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
粉体按物质的量之比（1-x）:x混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材，软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
上述该大介电常数压电陶瓷的制备方法，按下述步骤进行：第一步，将BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体、(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
粉体和Y
2
O
3
按物质的量之比 (1-y)（1-x）:x(1-y)：y混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5，0<y≤0.003；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材,软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷。
上述BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体的制备方法按下述方法进行：将BaCO
3
、TiO
2
、ZrO
2
按物质的量之比1：0.8：0.2加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO
3
、TiO
2
和ZrO
2
总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1250℃至1350℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体。
上述Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
粉体的制备方法按下述方法进行：将原料BaCO
3
、TiO
2
、SrCO
3
按摩尔比为0.7：1：0.3加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO
3
、TiO
2
和SrCO
3
总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1200℃至1250℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
粉体。
上述第二步中，软材经造粒、过50目至100目筛后加入电动压机中压制成陶瓷坯体，电动压机的压力为60MPa至70MPa；或/和，陶瓷坯体的直径为13mm，厚度为1mm至2mm；或/和，箱式电炉的升温速率为1℃/min至4℃/min；或/和，第三步中，烧结后的陶瓷坯体经扫描电镜测试、砂纸打磨后进行X射线衍射测试，然后在打磨后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；或/和，第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
本发明所得的大介电常数压电陶瓷与现有技术Ba(Ti
0.2
Zr
0.8
)O
3
陶瓷和现有技术(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
陶瓷相比，本发明降低了烧结温度，改良了材料性能；具有介电常数大、介电损耗低和结晶效果好的特点，降低了生产成本，提高了产品性能。
附图说明
附图1为本发明大介电常数压电陶瓷的XRD谱。
附图2为本发明大介电常数压电陶瓷中y=0.002的SEM图。
附图3为本发明大介电常数压电陶瓷中y=0.003的SEM图。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1，该大介电常数压电陶瓷，按下述步骤得到：第一步，将BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体和(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
粉体按物质的量之比（1-x）:x混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材，软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷。
实施例2，该大介电常数压电陶瓷，按下述步骤得到：第一步，将BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体和(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
粉体按物质的量之比（1-x）:x混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升或0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材，软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃或120℃下恒温0.5h或1h，继续升温到500℃或600℃，在500℃或600℃的温度下恒温2h或4h，然后继续升温到1350℃或1420℃，在1350℃或1420℃的温度下恒温2h或4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃或100℃的硅油中极化20分钟或30分钟，极化电场为1KV/mm 或3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷。
实施例3，该大介电常数压电陶瓷，按下述步骤得到：第一步，将BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体、(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
粉体和Y
2
O
3
按物质的量之比 (1-y)（1-x）:x(1-y)：y混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5，0<y≤0.003；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材,软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷。
实施例4，该大介电常数压电陶瓷，按下述步骤得到：第一步，将BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体、(Ba
0.7
Sr
0.3
)TiO
3
粉体和Y
2
O
3
按物质的量之比 (1-y)（1-x）:x(1-y)：y混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5，0<y≤0.003；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升或0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材,软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃或120℃下恒温0.5h或1h，继续升温到500℃或600℃，在500℃或600℃的温度下恒温2h或4h，然后继续升温到1350℃或1420℃，在1350℃或1420℃的温度下恒温2h或4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃或100℃的硅油中极化20分钟或30分钟，极化电场为1KV/mm 或3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷。
实施例5，作为上述实施例的优化，实施例5中BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体按下述方法得到：将BaCO
3
、TiO
2
、ZrO
2
按物质的量之比1：0.8：0.2加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO
3
、TiO
2
和ZrO
2
总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1250℃至1350℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到BaZr
0.2
Ti
0.8
O
3
粉体。
实施例6，作为上述实施例的优化，实施例6中Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
粉体按下述方法得到：将原料BaCO
3
、TiO
2
、SrCO
3
按摩尔比为0.7：1：0.3加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO
3
、TiO
2
和SrCO
3
总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1200℃至1250℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
粉体。
实施例7，作为上述实施例的优化，实施例7的第二步中，软材经造粒、过50目至100目筛后加入电动压机中压制成陶瓷坯体，电动压机的压力为60MPa至70MPa。
实施例8，作为上述实施例的优化，实施例8中陶瓷坯体的直径为13mm，厚度为1mm至2mm。
实施例9，作为上述实施例的优化，实施例9中箱式电炉的升温速率为1℃/min至4℃/min。
实施例10，作为上述实施例的优化，实施例10的第三步中，烧结后的陶瓷坯体经扫描电镜测试、砂纸打磨后进行X射线衍射测试，然后在打磨后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片。通过扫描电镜测试（SEM）和X射线衍射测试（XRD）可以查看烧结后的陶瓷坯体的结晶度。
实施例11，作为上述实施例的优化，实施例11的第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
下面是对上述实施例得到的本发明大介电常数压电陶瓷的性能测试：
本发明大介电常数压电陶瓷与现有技术Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
陶瓷和BaTi
0.8
Zr
0.2
O
3
陶瓷的平均性能参数如表1所示。
从表1中可以看出，现有技术Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
陶瓷在频率为1KHz下的平均介电常数和平均介电损耗分别为1139至3702、0.0374至0.09；现有技术BaTi
0.8
Zr
0.2
O
3
陶瓷在频率为1KHz下的平均介电常数和平均介电损耗分别为3384、0.014；本发明大介电常数压电陶瓷在频率为1KHz下的平均介电常数和平均介电损耗分别为9258至10857、0.0125至0.0169；本发明大介电常数压电陶瓷的介电常数较现有技术Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
陶瓷和现有技术BaTi
0.8
Zr
0.2
O
3
陶瓷的介电常数有较大提高，本发明大介电常数压电陶瓷的介电损耗较现有技术Ba
0.7
Sr
0.3
TiO
3
陶瓷的介电损耗也有较大提高，说明本发明得到的大介电常数压电陶瓷的介电常数大、介电损耗低；同时本发明大介电常数压电陶瓷的烧结温度较低，从而降低了生产成本。
图1为本发明大介电常数压电陶瓷的XRD谱，在图1中曲线1表示本发明大介电常数压电陶瓷中y=0的XRD谱，在图1中曲线2表示本发明大介电常数压电陶瓷中y=0.002的XRD谱，在图1中曲线3表示本发明大介电常数压电陶瓷中y=0.003的XRD谱，从图中可以看出，各衍射峰峰形明锐，表明本发明大介电常数压电陶瓷的结晶良好，但y=0.003时，在2θ=40°附近出现一个小的衍射峰，这可能与Y
2
O
3
的含量有关，同时，各峰位随Y
2
O
3
含量的增加向低角度偏移，说明，随Y
2
O
3
含量的增加晶面间距逐渐减小。
图2为本发明大介电常数压电陶瓷中y=0.002的SEM图，图3为本发明大介电常数压电陶瓷中y=0.003的SEM图；对图2和图3中表面晶粒的统计发现，当y=0.002和y=0.003时，材料表面晶粒尺寸分别为24.6um和22.6um，随Y
2
O
3
的增加表面晶粒尺寸在逐渐的减小，说明Y
2
O
3
的加入便于材料的晶粒的细化。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (18)
1.一种大介电常数压电陶瓷，其特征在于按下述步骤得到：第一步，将BaZr0.2Ti0.8O3粉体和(Ba0.7Sr0.3)TiO3粉体按物质的量之比（1-x）:x混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材，软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷；其中：
BaZr0.2Ti0.8O3粉体按下述方法得到：将BaCO3、TiO2、ZrO2按物质的量之比1：0.8：0.2加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO3、TiO2和ZrO2总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1250℃至1350℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到BaZr0.2Ti0.8O3粉体；
Ba0.7Sr0.3TiO3粉体按下述方法得到：将原料BaCO3、TiO2、SrCO3按摩尔比为0.7：1：0.3加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO3、TiO2和SrCO3总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1200℃至1250℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到Ba0.7Sr0.3TiO3粉体。
2.一种大介电常数压电陶瓷，其特征在于按下述步骤得到：第一步，将BaZr0.2Ti0.8O3粉体、(Ba0.7Sr0.3)TiO3粉体和Y2O3按物质的量之比 (1-y)（1-x）:x(1-y)：y混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5，0<y≤0.003；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材,软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷；其中：
BaZr0.2Ti0.8O3粉体按下述方法得到：将BaCO3、TiO2、ZrO2按物质的量之比1：0.8：0.2加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO3、TiO2和ZrO2总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1250℃至1350℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到BaZr0.2Ti0.8O3粉体；
Ba0.7Sr0.3TiO3粉体按下述方法得到：将原料BaCO3、TiO2、SrCO3按摩尔比为0.7：1：0.3加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO3、TiO2和SrCO3总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1200℃至1250℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到Ba0.7Sr0.3TiO3粉体。
3.根据权利要求1或2所述的大介电常数压电陶瓷，其特征在于第二步中，软材经造粒、过50目至100目筛后加入电动压机中压制成陶瓷坯体，电动压机的压力为60MPa至70MPa；或/和，用电动压机压制成的陶瓷坯体的直径为13mm，厚度为1mm至2mm。
4.根据权利要求1或2所述的大介电常数压电陶瓷，其特征在于箱式电炉的升温速率为1℃/min至4℃/min；或/和，第三步中，烧结后的陶瓷坯体经扫描电镜测试、砂纸打磨后进行X射线衍射测试，然后在打磨后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片。
5.根据权利要求3所述的大介电常数压电陶瓷，其特征在于箱式电炉的升温速率为1℃/min至4℃/min；或/和，第三步中，烧结后的陶瓷坯体经扫描电镜测试、砂纸打磨后进行X射线衍射测试，然后在打磨后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片。
6.根据权利要求1或2所述的大介电常数压电陶瓷，其特征在于第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
7.根据权利要求3所述的大介电常数压电陶瓷，其特征在于第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
8.根据权利要求4所述的大介电常数压电陶瓷，其特征在于第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
9.根据权利要求5所述的大介电常数压电陶瓷，其特征在于第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
10.一种大介电常数压电陶瓷的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步，将BaZr0.2Ti0.8O3粉体和(Ba0.7Sr0.3)TiO3粉体按物质的量之比（1-x）:x混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材，软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷；其中：
BaZr0.2Ti0.8O3粉体的制备方法按下述方法进行：将BaCO3、TiO2、ZrO2按物质的量之比1：0.8：0.2加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO3、TiO2和ZrO2总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1250℃至1350℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到BaZr0.2Ti0.8O3粉体；
Ba0.7Sr0.3TiO3粉体的制备方法按下述方法进行：将原料BaCO3、TiO2、SrCO3按摩尔比为0.7：1：0.3加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO3、TiO2和SrCO3总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1200℃至1250℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到Ba0.7Sr0.3TiO3粉体；其中：
BaZr0.2Ti0.8O3粉体按下述方法得到：将BaCO3、TiO2、ZrO2按物质的量之比1：0.8：0.2加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO3、TiO2和ZrO2总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1250℃至1350℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到BaZr0.2Ti0.8O3粉体；
Ba0.7Sr0.3TiO3粉体按下述方法得到：将原料BaCO3、TiO2、SrCO3按摩尔比为0.7：1：0.3加入球磨机中，在球磨机中加入去离子水，去离子水的加入量为BaCO3、TiO2和SrCO3总体积的1倍至1.2倍，球磨15 h 至18 h后得到浆料，把浆料放置在温度为80℃至100℃的烘干箱中烘干4h至5h后得到混合粉体,将混合粉体放置在温度为1200℃至1250℃的箱式电炉中预烧2h至4h得到Ba0.7Sr0.3TiO3粉体。
11.一种大介电常数压电陶瓷的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步，将BaZr0.2Ti0.8O3粉体、(Ba0.7Sr0.3)TiO3粉体和Y2O3按物质的量之比 (1-y)（1-x）:x(1-y)：y混合均匀成混合物料，其中0.05≤x≤0.5，0<y≤0.003；第二步，按每4克混合物料配质量百分比浓度为2.5%的聚乙烯醇溶液0.3毫升至0.4毫升计，向混合物料中加入所需量的聚乙烯醇溶液使混合物料湿润并粘合在一起得到软材,软材经造粒后加入圆柱形模具中并用电动压机压制成陶瓷坯体；第三步，将陶瓷坯体置于箱式电炉中在温度为100℃至120℃下恒温0.5h至1h，继续升温到500℃至600℃，在500℃至600℃的温度下恒温2h至4h，然后继续升温到1350℃至1420℃，在1350℃至1420℃的温度下恒温2h至4h后冷却得到烧结后的陶瓷坯体，在烧结后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片；第四步，将镀有银电极的瓷片浸在温度为80℃至100℃的硅油中极化20分钟至30分钟，极化电场为1KV/mm 至3KV/mm，得到大介电常数压电陶瓷。
12.根据权利要求10或11所述的大介电常数压电陶瓷的制备方法，其特征在于第二步中，软材经造粒、过50目至100目筛后加入电动压机中压制成陶瓷坯体，电动压机的压力为60MPa至70MPa；或/和，用电动压机压制成的陶瓷坯体的直径为13mm，厚度为1mm至2mm。
13.根据权利要求10或11所述的大介电常数压电陶瓷的制备方法，其特征在于箱式电炉的升温速率为1℃/min至4℃/min；或/和，第三步中，烧结后的陶瓷坯体经扫描电镜测试、砂纸打磨后进行X射线衍射测试，然后在打磨后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片。
14.根据权利要求12所述的大介电常数压电陶瓷的制备方法，其特征在于箱式电炉的升温速率为1℃/min至4℃/min；或/和，第三步中，烧结后的陶瓷坯体经扫描电镜测试、砂纸打磨后进行X射线衍射测试，然后在打磨后的陶瓷坯体上刷银电极并烧银得到镀有银电极的瓷片。
15.根据权利要求10或11所述的大介电常数压电陶瓷的制备方法，其特征在于第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
16.根据权利要求12所述的大介电常数压电陶瓷的制备方法，其特征在于第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
17.根据权利要求13所述的大介电常数压电陶瓷的制备方法，其特征在于第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
18.根据权利要求14所述的大介电常数压电陶瓷的制备方法，其特征在于第三步中，烧银温度为850℃，烧银时间为8min至12min。
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