CN104744033A - 钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明涉及钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷及其制备方法，该电光陶瓷的化学组成为(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3，其中0.05≤x≤0.08，制备方法包括：以Na2CO3、Bi2O3、TiO2、BaCO3为原料按化学计量比配料并球磨混合均匀制得粉料；将粉料在850～950℃保温2～4小时制得合成料；将合成料粉碎、过筛、球磨、加粘结剂压制成型制得坯体；以及将坯体置于烧结炉中以200℃～250℃/小时从室温升至800℃～850℃保温0.5～1.5小时；然后以100℃/小时升温并逐渐加压至200～250MPa，此后保持压力不变，升温至1000℃～1050℃后保温2小时，再以50℃/小时升温到1100℃～1200℃保温保压8～24小时后卸压，以100℃/小时降温到900℃后随炉冷却至室温，其中升温开始时通入流量为3～5公升/分钟氧气直至卸压时停止通入氧气。
Description
技术领域
本发明属于透明功能陶瓷材料领域，具体涉及一种钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷及其制备方法。
背景技术
光通信的发展与光无源器件（光开关、光衰减器、光耦合器）密切相关，而光无源器件的质量很大程度上取决于制备光无源器件的材料。目前国内外光无源器件上广泛应用的电光材料为铌酸锂单晶材料，这类钙钛矿结构的晶体具有较强的一次电光效应和较高的居里温度以及很高的响应速度。但是由于生长技术长期得不到突破，目前还很难生长出符合化学计量比的铌酸锂晶体，使其性能难以满足客观要求。另外与电光陶瓷相比，铌酸锂的电光系数较低，材料制备和器件设计的成本较高，难以制备较大的尺寸以及组分的均匀性等问题促使材料科研人员加速了电光陶瓷的研究。
目前广泛研究的电光陶瓷主要是以PLZT（镧掺杂的锆钛酸铅）以及PLMN-PT（镧掺杂的铌镁酸铅-钛酸铅）为主。PLZT锆钛酸铅基是一类镧掺杂改性的弛豫透明铁电陶瓷，与铌酸锂单晶相比，PLZT具有更高的电光系数和透光性，较低的插入损耗和更宽的传输波长范围，响应速度快，工作电压低，驱动电压随温度变化稳定等特点。目前对透明电光陶瓷的研究主要集中在PLZT材料上，通过近40年的研究和积累，已有大量的PLZT透明陶瓷的研究和应用报告，但这类材料具有显著的电场诱导效应、偏振依赖散射损失等缺点，使得该类透明电光陶瓷在光通信技术中受到了一定的限制。
镧掺杂的铌镁酸铅-钛酸铅PLMN-PT透明电光陶瓷是上世纪90年代以来新出现的一类透明电光陶瓷。与PLZT相比其电光系数高3-5倍，电场诱导效应较弱，透光性较好。但是这类材料与PLZT相比制备工艺复杂，材料的性能稳定性差，目前国内只有少量的文献和专利报道，还未像PLZT一样形成稳定的产品供应。
随着电子信息技术的飞速发展，现在对电子元器件的小型化、功能化、低成本、高稳定性的要求更高，电光陶瓷材料及其应用研究也正在加深，期望得到具有性能好、品种多、增值高、污染少等优点的电光陶瓷材料。目前大规模使用的电光陶瓷材料主要是性能优异的以PZT为基的二元系（PLZT）及多元系陶瓷（PLMNT-PT），但是PbO(或Pb3O4)含量约占其原料总量的60%左右，PbO有毒、高温下具有挥发性，在材料的制备过程中危害环境。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。
钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5)TiO3(NBT)是一种A位由Na+和Bi3+组成复合离子的钙钛矿结构铁电体，在室温下剩余极化强度Pr较大(38μC/cm2)，因而具有很强的铁电性，是一种人们较为关注的无铅铁电材料。但纯NBT陶瓷矫顽场高(Ec=73kv/cm)，在铁电相区电导率高，极化极为困难，且陶瓷中的Na2O易吸水，烧结温区狭窄，导致了陶瓷的致密性和化学物理性能稳定性欠佳。因此目前的研究以二元系NBT基无铅陶瓷为主，即向NBT陶瓷中引入BaTiO3（二元系陶瓷简称NBT-BT），在一定区域内形成准同型相界，从而提高材料的理化性能。目前人们对于NBT-BT无铅陶瓷的研究主要集中在如何提高材料的压电特性，采用的方法主要有金属或稀土元素Cu、Mn、La、Sr、Ce、Sb、Ni等元素的单一掺杂或混合掺杂；以及利用新的陶瓷制备技术如水热合成法、溶胶-凝胶和模板晶粒生长法、热压烧结法等提高陶瓷的压电性能。采用上述工艺制备的无铅压电陶瓷一般含有较多的气孔，材料的致密度较差。对于透明陶瓷来讲，一般要求材料要达到理论密度的99%以上，上述工艺方法中对于提高材料致密度最有效的是热压烧结法，目前文献中采用的烧结压力一般为40-50MPa，由于与传统的含铅透明电光陶瓷如镧掺杂的锆钛酸铅(PLZT)和镧掺杂的钛铌镁酸铅(PLMNT)相比，NBT-BT陶瓷存在两种挥发组份Na2O和Bi2O3，另外由于其烧结温度范围相对较窄，只有20℃-30℃左右。热压烧结制备NBT-BT电光陶瓷，为了彻底消除气孔，材料的烧结时间较长，相应的Na2O，Bi2O3的挥发较难控制，陶瓷的组成易偏离设计形成杂相，挥发组份挥发过程中如烧结制度控制不理想，会在材料中形成较多气孔。由于光照射在杂相和气孔处会产生光吸收、反射、折射、散射等，会造成陶瓷不透明。因此NBT-BT无铅透明电光陶瓷的制备难度远大于PLZT、PLMNT等传统透明电光陶瓷，需要采取新的制备方法来控制上述因素从而实现其透明制备要求。
另一方面，电光陶瓷材料的无铅化是必然趋势，进行无铅电光陶瓷及其应用的研究开发将是一个具有现实意义的研究方向。
发明内容
面对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用较高压力进行通氧热压烧结制备的钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷及其制备方法。
在此，一方面，本发明提供一种钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷的制备方法，所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷的化学组成为(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3，其中0.05≤x≤0.08，所述制备方法包括如下步骤：
（a）配料混合：以Na2CO3、Bi2O3、TiO2、BaCO3为原料，按化学计量比配料并球磨混合均匀制得粉料；
（b）粉料合成：将所得的粉料在850～950℃保温2～4小时制得合成料；
（c）成型：将所得的合成料粉碎、过筛、球磨、加粘结剂压制成型制得坯体；以及
（d）烧结：将所得的坯体置于烧结炉中，以200℃～250℃/小时的升温速率从室温升至800℃～850℃，保温0.5～1.5小时；然后以100℃/小时升温，并逐渐加压至200～250MPa，此后保持压力不变，升温至1000℃～1050℃后，保温2小时，再以50℃/小时升温到1100℃～1200℃，保温保压8～24小时后卸压，以100℃/小时降温到900℃，其后随炉冷却至室温，制得所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷，其中升温开始时通入流量为3～5公升/分钟氧气，直至卸压时停止通入氧气。
本发明采用通氧-超高压力热压烧结法制备钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷，通过对粉体合成和烧结技术调控，采用200～250MPa的高的压力，结合温场、压力场以及氧气氛的精确控制，有助于控制烧结中挥发组份的挥发，从而可以抑制杂相生成和消除气孔，达到提高材料光学透过率和电光效应的目的，实现高致密近乎无气孔无铅NBT-BT电光陶瓷的制备，开发出具有优异电光效应的无铅透明电光陶瓷，为电光陶瓷的无铅化应用奠定一定的基础。
较佳地，在步骤（a）中，所述球磨采用行星搅拌球磨机，以水和/或酒精为球磨介质，以氧化锆球为磨球，以300～400转/分的转速球磨4～6小时。通过采用粉碎能力很强的行星搅拌球磨工艺和合理的球磨介质进行球磨混料，可以克服粉体堆聚现象严重的技术问题，提高各组份原料之间的均匀分布，保证后期制备的陶瓷的化学组分均匀性。
较佳地，在步骤（c）中，所述过筛是过100目筛。
较佳地，在步骤（c）中，所述球磨采用行星搅拌球磨机，以水和/或酒精为球磨介质，以氧化锆球为磨球，以300～400转/分的转速球磨4～6小时。通过采用粉碎能力很强的行星搅拌球磨工艺和合理的球磨介质进行球磨混料，可以克服粉体堆聚现象严重的技术问题，提高合成料的均匀分布，保证后期制备的陶瓷的化学组分均匀性。
较佳地，在步骤（c）中，所述压制成型的压力是300～400MPa。
较佳地，在步骤（d）中，从800℃～850℃升温至1100℃～1200℃时的加压速率为2～5MPa/分钟。
另一方面，本发明提供一种由上述制备方法制备的钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷，所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷呈单一的钙钛矿相结构，为弛豫铁电体，相变温度范围为240℃～260℃，剩余铁电极化强度为16.8～38.6μC/cm2，相对密度为98%以上，且具有电光效应，二次电光系数为（1.8～7.8）×10-17m2/V2。
本发明中，所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷从532nm到近红外1100nm范围内透过率在38～70%。
本发明中，所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷在350nm～1100nm波长范围内，折射率为2.40～2.70。
本发明的钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷具有单一的钙钛矿相结构，微观结构均匀、无明显气孔缺陷，具有宽波长范围内的高光学透过率和较高的电光系数。该新型无铅透明电光陶瓷电光系数接近目前常用的含铅电光陶瓷PLZT，有望适合于光开关、光衰减器和光隔离器等光调制器方面的应用。
附图说明
图1是钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷0.94NBT-0.06BT XRD衍射图谱，其显示透明陶瓷呈单一钙钛矿相结构；
图2是钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷0.94NBT-0.06BT的断面扫描电子显微镜（SEM）照片，其显示晶粒发育完整，晶界较薄，具有非常致密的显微结构；
图3是钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷0.94NBT-0.06BT电滞回线；
图4是钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷0.94NBT-0.06BT在紫外到近红外波长范围内的透过率曲线；
图5是钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷0.94NBT-0.06BT的介电常数与频率和温度的关系，显示呈现弛豫铁电相变特点，相变温度范围为240℃～260℃；
图6是钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷0.94NBT-0.06BT透明陶瓷的折射率差随电场强度的变化曲线。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
本发明提供一种钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷的制备方法，该钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷的化学组成为(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3，其中0.05≤x≤0.08。该制备方法采用通氧-热压烧结工艺，通过对粉体合成和烧结技术调控，抑制杂相生成和消除气孔，达到提高材料光学透过率和电光效应的目的。具体地，作为示例，本发明的制备方法可以包括以下步骤。
(1)配料：采用Na2CO3、Bi2O3、TiO2、BaCO3为原料，按上述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷的化学组成按化学计量比精确称量各原料粉体。其中原料可以为CP或AR级。
(2)原料球磨混合：采用行星搅拌球磨机对原料粉体进行球磨。例如采用水和/或酒精作为球磨介质，磨球例如可以采用氧化锆球，原料粉体、球磨介质、磨球的质量比可为1：（0.5～0.8）：（3～4），转速可为300～400转/分，球磨4～6小时，混匀后出料干燥。另外，为了保持组分均匀，还可以在球磨后过筛，例如过200目筛。
(3)合成：将球磨后的粉体在850～950℃保温2～4小时进行合成。用于合成的装置例如可以是氧化铝坩埚。
(4)合成料球磨：合成料粉碎过100目筛，采用行星球磨机进行球磨。例如采用水和/或酒精作为球磨介质，磨球例如可以采用氧化锆球，原料粉体、球磨介质、磨球的质量比可为1：（0.6～0.8）：（3～4），转速可为300～400转/分，球磨4～6小时。出料干燥，粉料加入粘结剂（例如6%PVA），造粒，可用300～400MPa的压力压制成型制得坯体，例如可以压制为直径20mm的圆片。
(5)烧结：将坯体进行烧结以制得钛酸铋钠-钛酸钡陶瓷。烧结步骤可以是：将所得的坯体置于烧结炉中，以200℃～250℃/小时的升温速率从室温升至800℃～850℃，保温0.5～1.5小时；然后以100℃/小时升温，并逐渐加压至200～250MPa，加压的速率例如可以为2～5MPa/分钟，此后保持压力不变，升温至1000℃～1050℃后，保温2小时，再以50℃/小时升温到1100℃～1200℃，保温保压8～24小时后卸压，以100℃/小时降温到900℃，其后随炉冷却至室温。而且，在烧结过程中，升温开始时通入流量为3～5公升/分钟氧气，直至卸压时停止通入氧气。
性能测试：
为了对制得的钛酸铋钠-钛酸钡陶瓷进行性能测试，还可以对其进行后续处理。例如可以经过切、磨、抛等工序，将制得的陶瓷体块材料加工成Φ15×0.3mm的陶瓷片，双面抛光后考察其光学透过率。又，例如可以通过蒸镀金/铬电极，测定其各项性能，例如压电性能、电光性能等。
可以采用如下仪器和方法进行性能测试：采用Hitachi U-2800型分光光度计测试透明陶瓷350nm到1100nm范围内的光学透过率；按照国标《压电陶瓷材料性能测试方法-性能参数的测试》（GB3389-2008）测试材料的介电温谱；采用Radiant workshop标准铁电测试仪测试陶瓷的铁电性；采用克尔盒法测试系统检测材料的电光系数，除特别说明所有性能测试均在室温（～25℃）下进行。
以根据本发明一个示例的制备方法所制得的0.94NBT-0.06BT为例，其性能测试结果可以参见图1～6。图1示出0.94NBT-0.06BT的XRD衍射图谱，其显示该透明陶瓷呈单一钙钛矿相结构。图2示出0.94NBT-0.06BT的断面扫描电子显微镜（SEM）照片，其显示晶粒发育完整，晶界较薄，具有非常致密的显微结构。另外，经阿基米德法测量得到的相对密度为5.94g/cm3。图3示出0.94NBT-0.06BT的电滞回线，其显示该陶瓷的剩余铁电极化强度为38.6μC/cm2。图4示出0.94NBT-0.06BT在紫外到近红外波长范围内的透过率曲线，其显示该陶瓷材料具有较高的光学透过率，例如在632.8nm波长下的的透过率为42%。图5示出0.94NBT-0.06BT的介电常数与频率和温度的关系，显示呈现弛豫铁电相变特点，相变温度范围为240℃～260℃。图6示出0.94NBT-0.06BT透明陶瓷的折射率差随电场强度的变化曲线，其显示该陶瓷材料具有高的光学折射率。
经测试可知，本发明提供的钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷具有以下的技术参数：
1.陶瓷材料的剩余铁电极化强度为16.8～38.6μC/cm2；
2.陶瓷材料从532nm到近红外1100nm范围内透过率在38～70%；
3.陶瓷材料具有高的光学折射率，在350nm～1100nm波长范围内，折射率为2.40～2.70；
4.陶瓷材料呈单一的钙钛矿相结构，为弛豫铁电体，相变温度范围为240℃～260℃。
5.陶瓷材料具有显著的电光效应，二次电光系数为（1.8～7.8）×10-17(m2/V2)；
6.陶瓷材料的相对密度为98%以上。
相较于现有的NBT-BT无铅透明电光陶瓷的制备方法，本发明所采取的创新方法包括：（1）采用粉碎能力很强的行星搅拌球磨工艺和合理的球磨介质进行球磨混料，克服粉体堆聚现象严重的技术问题，提高各组份原料之间的均匀分布，保证材料的化学组分均匀性。（2）采用远大于普通热压烧结的压力，调整压力、温度、时间等诸影响因素之间的关系，确定最佳的匹配条件。确保烧结期间彻底排除气孔、各组份之间最大程度地均匀化的电光陶瓷材料。陶瓷原料的均匀混合有助于保证后期制备的陶瓷的化学组成的均匀，较大的热压烧结压力和温度以及气氛的控制，有助于控制烧结中挥发组份的挥发，从而减少烧结中陶瓷中气孔和杂相的生成。因此，本发明可以实现高致密近乎无气孔无铅NBT-BT电光陶瓷的制备，达到提高材料光学透过率和电光效应的目的，开发出了具有优异电光效应的无铅透明电光陶瓷，为电光陶瓷的无铅化应用奠定了一定的基础。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体时间、温度、压力等工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
按(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3，其中x=0.06配料，采用φ2mm的ZrO2混合圆球作为球磨介质行星球磨6小时，烘干后将所得生料磨成粉，然后过200目筛以保持组分均匀。过筛后粉料放入氧化铝坩埚中850℃预烧2小时合成，合成后粉料粉碎过100目筛后,行星球磨4小时，然后烘干加入质量浓度为6%PVA粘结剂，成型压力300MP，成型模具为φ20×15的圆柱体，然后采用通氧-热压烧结，烧结过程的参数为：以200℃/小时升温速率从室温升至900℃，保温1小时；然后以100℃/小时升温，并逐渐加压至250MPa，此后保持压力不变，升温至1000℃后，保温2小时，再以200℃/小时升温到1180℃，保温保压10小时后卸压，以100℃/小时降温到900℃，其后随炉冷却至室温。从升温过程开始通入5公升/分钟氧气，直至卸压同时停止通入氧气。经过切、磨、抛等工序，陶瓷体块材料加工成Φ15×0.3mm的陶瓷片，双面抛光后考察其光学透过率，通过蒸镀金/铬电极，测定其各项性能。图1示出其XRD衍射图谱，显示其呈单一钙钛矿相结构。图2示出其断面扫描电子显微镜（SEM）照片，显示晶粒发育完整，晶界较薄，具有非常致密的显微结构。图3示出其电滞回线，显示其铁电剩余极化强度为38.6μC/cm2。图4示出其在紫外到近红外波长范围内的透过率曲线，显示其透过率为42%（波长632.8nm）。图5示出其介电常数与频率和温度的关系，显示呈现弛豫铁电相变特点，相变温度范围为240℃～260℃。图6示出其折射率差随电场强度的变化曲线，显示其具有高的光学折射率。另外，其二次电光系数为7.8×10-17(m2/V2)，相对密度为99.6%。
实施例2
按(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3，其中x=0.05，配料，采用φ2mm的ZrO2混合圆球作为球磨介质球磨5小时，烘干后将所得生料磨成粉，然后过200目筛以保持组分均匀。过筛后粉料放入氧化铝坩埚中850℃预烧3小时合成，合成后粉料粉碎过100目筛后球磨4小时加入质量浓度为6%PVA粘结剂，成型压力350MPa，成型模具为φ20×15的圆柱体，然后采用通氧-热压烧结，烧结过程的参数为：以200℃/小时升温速率从室温升至830℃，保温1小时；然后以100℃/小时升温，并逐渐加压至240MPa，此后保持压力不变，升温至1000℃后，保温2小时，再以200℃/小时升温到1150℃，保温保压10小时后卸压，以100℃/小时降温到900℃，其后随炉冷却至室温。从升温过程开始通入5公升/分钟氧气，直至卸压同时停止通入氧气。经过切、磨、抛等工序，陶瓷体块材料加工成Φ15×0.3mm的陶瓷片，双面抛光后考察其光学透过率，通过蒸镀金/铬电极，测定其各项性能。材料的透过率为31%(波长632.8nm)，二次电光系数为4.8×10-17(m2/V2)，铁电剩余极化强度为25.4μC/cm2，相对密度为99.2%，其余同实施例1。
实施例3
按(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3其中x=0.08配料，采用φ2mm的ZrO2混合圆球作为球磨介质球磨6小时，烘干后将所得生料磨成粉，然后过200目筛以保持组分均匀。过筛后粉料放入氧化铝坩埚中800℃预烧3小时合成，合成后粉料粉碎过100目筛后球磨4小时加入质量浓度为6%PVA粘结剂，成型压力300MPa，成型模具为φ20×15的圆柱体，然后采用通氧-热压烧结，烧结过程的参数为：以200℃/小时升温速率从室温升至800℃，保温1小时；然后以100℃/小时升温，并逐渐加压至250MPa，此后保持压力不变，升温至1000℃后，保温2小时，再以200℃/小时升温到1200℃，保温保压10小时后卸压，以100℃/小时降温到900℃，其后随炉冷却至室温。从升温过程开始通入5公升/分钟氧气，直至卸压同时停止通入氧气。经过切、磨、抛等工序，陶瓷体块材料加工成Φ15×0.3mm的陶瓷片，双面抛光后考察其光学透过率，通过蒸镀金/铬电极测定其各项性能。材料的透过率为19.7%(波长632.8nm)，二次电光系数为1.8×10-17(m2/V2)，铁电剩余极化强度为16.8μC/cm2，相对密度为98.5%，其余同实施例1。
实施例4
按(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3其中x=0.06配料，最终热压烧结温度为1150℃，其余同实施例1。材料的透过率为35.2%，二次电光系数为5.3×10-17(m2/V2)，铁电剩余极化强度为29.6μC/cm2，相对密度为99.1%。
实施例5
按(1-x)(Na0.5,Bi0.5)TiO3-xBaTiO3其中x=0.06配料，最终热压烧结温度为1100℃，其余同实施例1。材料的透过率为23.8%，二次电光系数为2.6×10-17(m2/V2)，铁电剩余极化强度为18.2μC/cm2，相对密度为98.8%。
产业应用性：本发明的钛酸铋钠-钛酸钡透明陶瓷具有单一的钙钛矿相结构，微观结构均匀、无明显气孔缺陷，具有宽波长范围内的高光学透过率和较高的电光系数。该新型无铅透明电光陶瓷电光系数接近目前常用的含铅电光陶瓷PLZT，有望适合于光开关、光衰减器和光隔离器等光调制器方面的应用。
Claims (9)
1.一种钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷的制备方法，其特征在于，所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷的化学组成为(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3，其中0.05≤x≤0.08，所述制备方法包括如下步骤：
（a）配料混合：以Na2CO3、Bi2O3、TiO2、BaCO3为原料，按化学计量比配料并球磨混合均匀制得粉料；
（b）粉料合成：将所得的粉料在850～950℃保温2～4小时制得合成料；
（c）成型：将所得的合成料粉碎、过筛、球磨、加粘结剂压制成型制得坯体；以及
（d）烧结：将所得的坯体置于烧结炉中，以200℃～250℃/小时的升温速率从室温升至800℃～850℃，保温0.5～1.5小时；然后以100℃/小时升温，并逐渐加压至200～250MPa，此后保持压力不变，升温至1000℃～1050℃后，保温2小时，再以50℃/小时升温到1100℃～1200℃，保温保压8～24小时后卸压，以100℃/小时降温到900℃，其后随炉冷却至室温，制得所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷，其中升温开始时通入流量为3～5公升/分钟氧气，直至卸压时停止通入氧气。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（a）中，所述球磨采用行星搅拌球磨机，以水和/或酒精为球磨介质，以氧化锆球为磨球，以300～400转/分的转速球磨4～6小时。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤（c）中，所述过筛是过100目筛。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤（c）中，所述球磨采用行星搅拌球磨机，以水和/或酒精为球磨介质，以氧化锆球为磨球，以300～400转/分的转速球磨4～6小时。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤（c）中，所述压制成型的压力是300～400MPa。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤（d）中，从800℃～850℃升温至1100℃～1200℃时的加压速率为2～5MPa/分钟。
7.一种由权利要求1至6中任一项所述的制备方法制备的钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷，其特征在于，所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷呈单一的钙钛矿相结构，为弛豫铁电体，相变温度范围为240℃～260℃，剩余铁电极化强度为16.8～38.6μC/cm2，相对密度为98%以上，且具有电光效应，二次电光系数为（1.8～7.8）×10-17 m2/V2。
8.根据权利要求7所述的钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷，其特征在于，所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷从532nm到近红外1100nm范围内透过率在38～70%。
9.根据权利要求7或8所述的钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷，其特征在于，所述钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷在350nm～1100nm波长范围内，折射率为2.40～2.70。
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