CN107488035B - 一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法 - Google Patents

一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107488035B
CN107488035B CN201710845804.5A CN201710845804A CN107488035B CN 107488035 B CN107488035 B CN 107488035B CN 201710845804 A CN201710845804 A CN 201710845804A CN 107488035 B CN107488035 B CN 107488035B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ratio
ceramic material
crystal grain
grains
bar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710845804.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107488035A (zh
Inventor
李均
白晗
吴忧
周忠祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201710845804.5A priority Critical patent/CN107488035B/zh
Publication of CN107488035A publication Critical patent/CN107488035A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107488035B publication Critical patent/CN107488035B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/49—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261—Milling
    • C04B35/62615—High energy or reactive ball milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/442—Carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，它涉及钛酸钡基陶瓷材料的制备方法。它是要解决陶瓷材料中棒状晶粒长径比低并且棒状晶粒比例难以调节的技术问题。本制法：将碳酸钡、碳酸钙、二氧化钛、三氧化二铁、五氧化二钽和二氧化锆按照(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5的化学计量比混匀，其中x的取值根据最终陶瓷材料产品中类圆形晶粒与棒状晶粒比例取0.4～1范围内的值，粉末混合后湿法球磨，烘干后预烧，然后再湿法球磨，烘干后加入粘结剂压制成预制体，再烧结，得到钛酸钡基陶瓷材料。通过调节x实现棒状晶粒所占比例从0到100％，可用于电气、电子领域。

Description

一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比 例的调节方法
技术领域
本发明涉及钛酸钡基陶瓷材料的制备方法。
背景技术
材料微观结构对于材料的宏观性质有很大影响，目前对于材料微观结构调节的研究也是与日俱增，但是大多数的微观结构调节都局限在纳米粉末材料和薄膜材料中，在纳米粉末材料和薄膜材料中很容易生长出长径比超过20高长径比棒状材料，但是在陶瓷材料中很少有长径比高的棒状晶粒，一般的棒状晶粒的陶瓷中，棒的长径比都比较小，为2～4左右。如果采用长径比高的棒状的纳米粉末通过压制成型然后烧结得到陶瓷材料，则陶瓷中的棒状晶粒的长径比也会由于在高温下的生长而变小；同时陶瓷材料中晶粒的形状一般相同，目前尚无调节陶瓷材料中高长径比棒状晶粒与普通类圆形晶粒比例的方法。
发明内容
本发明是要解决现有的陶瓷材料中棒状晶粒长径比低及高长径比棒状晶粒比例难以调节的技术问题，而提供一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法。
本发明的钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，按以下步骤进行：
一、将碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化锆(ZrO2)粉末按照(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5的化学计量比称量并混合均匀，得到混合粉末；其中x的取值根据最终陶瓷材料产品中类圆形晶粒与棒状晶粒比例取0.4～1范围内的值，x的数值随长径比高于20的棒状晶粒所占比例增大而增加；最终陶瓷材料产品完全由类圆形晶粒构成，则x取值0.4；最终陶瓷材料产品完全由长径比高于20的棒状晶粒构成，则x取值1；最终陶瓷材料产品由类圆形晶粒和长径比高于20的棒状晶粒混合构成，则0.4<x<1；
二、将步骤一得到的混合粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12～48h，得到悬浊液A；
三、将步骤二得到的悬浊液A烘干，得到粉末A，然后再将该粉末A放入管式炉中，在温度为1100～1250℃的条件下保持3～6h，得到预烧粉末；
四、将步骤三得到的预烧粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12～48h，得到悬浊液B；
五、将步骤四得到的悬浊液B烘干，得到粉末B，然后按20g粉末B加入1～3ml质量百分浓度为5％～10％的聚乙烯醇溶液的比例，向粉末B中加入聚乙烯醇溶液，混合均匀后，加入模具中，压制成预制体；
六、将步骤五中得到的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至500～700℃保温2～5h，进行排胶处理；
七、将步骤六中得到的排胶之后的预制体置于管式炉中，升温至1250～1400℃烧结3～8h，得到陶瓷材料产品。
本发明陶瓷材料(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5，其中x＝0.4～1，由两种结构的晶粒组成，一种是普通类圆形晶粒，其结构为钙钛矿结构；另一种是长径比超过20的棒状晶粒，其结构为钨青铜结构。这两种结构的晶粒在该陶瓷材料中共存，并且两种晶粒所占比例可以通过调节组分中的x变量来实现调节。当x＝0.4时，陶瓷完全由钙钛矿结构的普通类圆形晶粒构成；当x逐渐增大时在普通类圆形晶粒的基础上会出现长径比超过20的钨青铜结构的棒状晶粒，并且随着x逐渐增大钨青铜结构的高长径比的棒状晶粒所占比例逐渐增大；当x增大到1时，陶瓷完全由长径比超过20的钨青铜结构的棒状晶粒构成。本发明的制备方法简单，对陶瓷材料的微观晶粒结构调节有效，不使用专用设备，不需要特殊气氛烧结，可大规模制备。
附图说明
图1是实施例1中得到的BXT–0.4陶瓷样品的表面形貌图。
图2是实施例1中得到的BXT–0.4陶瓷样品的断面形貌图。
图3是实施例2中得到的BXT–0.5陶瓷样品的表面形貌图。
图4是实施例2中得到的BXT–0.5陶瓷样品的断面形貌图。
图5是实施例3中得到的BXT–0.8陶瓷样品的表面形貌图。
图6是实施例3中得到的BXT–0.8陶瓷样品的断面形貌图。
图7是实施例4中得到的BXT–1陶瓷样品的表面形貌图。
图8是实施例4中得到的BXT–1陶瓷样品的表面形貌放大的细节图。
图9是实施例4中得到的BXT–1陶瓷样品的断面形貌图。
图10是实施例1、2、3和4分别得到的BXT–0.4、BXT–0.5、BXT–0.8和BXT–1陶瓷样品的粉末X射线衍射图谱。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，按以下步骤进行：
一、将碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化锆(ZrO2)粉末按照(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5的化学计量比称量并混合均匀，得到混合粉末；其中x的取值根据最终陶瓷材料产品中类圆形晶粒与棒状晶粒比例取0.4～1范围内的值，x的数值随长径比高于20的棒状晶粒所占比例增大而增加；最终陶瓷材料产品完全由类圆形晶粒构成，则x取值0.4；最终陶瓷材料产品完全由长径比高于20的棒状晶粒构成，则x取值1；最终陶瓷材料产品由类圆形晶粒和长径比高于20的棒状晶粒混合构成，则0.4<x<1；
二、将步骤一得到的混合粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12～48h，得到悬浊液A；
三、将步骤二得到的悬浊液A烘干，得到粉末A，然后再将该粉末A放入管式炉中，在温度为1100～1250℃的条件下保持3～6h，得到预烧粉末；
四、将步骤三得到的预烧粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12～48h，得到悬浊液B；
五、将步骤四得到的悬浊液B烘干，得到粉末B，然后按20g粉末B加入1～3ml质量百分浓度为5％～10％的聚乙烯醇溶液的比例，向粉末B中加入聚乙烯醇溶液，混合均匀后，加入模具中，压制成预制体；
六、将步骤五中得到的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至500～700℃保温2～5h，进行排胶处理；
七、将步骤六中得到的排胶之后的预制体置于管式炉中，升温至1250～1400℃烧结3～8h，得到陶瓷材料产品。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中烘干温度为80℃～100℃；其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤三中的预烧温度为1150℃，预烧时间为4h。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤五中的烘干温度为80℃～100℃。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤五中预制体是在200～500MPa的压强下保持1～5分钟后得到的。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤六中排胶过程是在600℃保温4h条件下进行的。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤七的烧结温度为1300～1400℃，烧结时间为5～6h。其它与具体实施方式一至六之一相同。
用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：本实施例的钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，按以下步骤进行：
一、按0.08mol的0.6Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–0.4Ba0.7Ca0.3FeTaO5的化学计量比称取碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化锆(ZrO2)粉末并混合均匀，得到混合粉末；
二、将步骤一得到的混合粉末加入60mL酒精，在球磨机中以250rpm的转速球磨24h，得到悬浊液A；
三、将步骤二得到的悬浊液A在80℃烘干，得到粉末A，然后再将该粉末A放入管式炉中，在温度为1150℃的条件下保持4h，得到预烧粉末；
四、将步骤三得到的预烧粉末加入60mL酒精，在球磨机中以250rpm的转速球磨24h，得到悬浊液B；
五、将步骤四得到的悬浊液B在80℃烘干，得到粉末B，然后向粉末B中加入2ml的质量百分浓度为5％的聚乙烯醇溶液，混合均匀后，加入直径为Φ13mm的模具中，在400MPa的压强下保持1分钟压制成厚度约为1.5mm的片状预制体；
六、将步骤五中得到的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至600℃保温4h进行排胶处理，使得在步骤五中加入的聚乙烯醇完全去除；
七、将步骤六中得到的排胶之后的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至1300℃烧结4h，得到钛酸钡基陶瓷材料，记为BXT–0.4。
本实施例中，通式(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5的x的取值为0.4，最终陶瓷材料产品完全由类圆形晶粒构成。
图1和图2是实施例1得到的BXT–0.4的陶瓷样品的表面形貌图和断面形貌图，可以看出BXT–0.4样品表面和断面完全由普通类圆形晶粒构成，晶粒尺寸大约在3～8μm，并且可以看出样品中几乎没有一点气孔，非常致密。
实施例2：本实施例的钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，按以下步骤进行：
一、按0.08mol的0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–0.5Ba0.7Ca0.3FeTaO5的化学计量比称取碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化锆(ZrO2)粉末并混合均匀，得到混合粉末；
二、将步骤一得到的混合粉末加入60mL酒精，在球磨机中以250rpm的转速球磨24h，得到悬浊液A；
三、将步骤二得到的悬浊液A在80℃烘干，得到粉末A，然后再将该粉末A放入管式炉中，在温度为1100℃的条件下保持4h，得到预烧粉末；
四、将步骤三得到的预烧粉末加入60mL酒精，在球磨机中以250rpm的转速球磨24h，得到悬浊液B；
五、将步骤四得到的悬浊液B在80℃烘干，得到粉末B，然后向粉末B中加入2ml的质量百分浓度为8％的聚乙烯醇溶液，混合均匀后，加入直径为Φ13mm的模具中，在400MPa的压强下保持1分钟压制成厚度约为1.5mm的片状预制体；
六、将步骤五中得到的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至600℃保温4h进行排胶处理，使得在步骤五中加入的聚乙烯醇完全去除；
七、将步骤六中得到的排胶之后的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至1350℃烧结4h，得到钛酸钡基陶瓷材料，记为BXT–0.5。
本实施例中，通式(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5的x的取值为0.5，最终陶瓷材料产品由类圆形晶粒与长径比高于20的棒状晶粒混合构成。
图3和图4是实施例2得到的BXT–0.5的陶瓷样品的表面形貌图和断面形貌图，可以看出BCFT–0.5样品表面和断面主要由普通类圆形晶粒构成，其中出现了少部分的长径比高于20的棒状晶粒。
实施例3：本实施例的钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，按以下步骤进行：
一、按0.08mol的0.2Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–0.8Ba0.7Ca0.3FeTaO5的化学计量比称取碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化锆(ZrO2)粉末并混合均匀，得到混合粉末；
二、将步骤一得到的混合粉末加入60mL酒精，在球磨机中以250rpm的转速球磨24h，得到悬浊液A；
三、将步骤二得到的悬浊液A在80℃烘干，得到粉末A，然后再将该粉末A放入管式炉中，在温度为1150℃的条件下保持4h，得到预烧粉末；
四、将步骤三得到的预烧粉末加入60mL酒精，在球磨机中以200rpm的转速球磨24h，得到悬浊液B；
五、将步骤四得到的悬浊液B在80℃烘干，得到粉末B，然后向粉末B中加入1.5ml的质量百分浓度为5％的聚乙烯醇溶液，混合均匀后，加入直径为Φ13mm的模具中，在400MPa的压强下保持1分钟压制成厚度约为1.5mm的片状预制体；
六、将步骤五中得到的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至600℃保温4h进行排胶处理，使得在步骤五中加入的聚乙烯醇完全去除；
七、将步骤六中得到的排胶之后的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至1400℃烧结4h，得到微观结构可调节的陶瓷材料，记为BXT–0.8。
本实施例中，通式(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5的x的取值为0.8，最终陶瓷材料产品由类圆形晶粒与长径比高于20的棒状晶粒混合构成。
图5和图6是实施例3得到的BXT–0.8的陶瓷样品的表面形貌图和断面形貌图，可以看出BXT–0.8样品的表面和断面由普通类圆形晶粒和长径比高的棒状晶粒共同构成，其中长径比高的棒状晶粒所占比例相对于实施例2中的BXT–0.5陶瓷样品中的长径比高于20的棒状晶粒所占比例要高。
实施例4：本实施例的钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，按以下步骤进行：
一、按0.08mol的Ba0.7Ca0.3FeTaO5的化学计量比称取碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化锆(ZrO2)粉末并混合均匀，得到混合粉末；
二、将步骤一得到的混合粉末加入60mL酒精，在球磨机中以200rpm的转速球磨24h，得到悬浊液A；
三、将步骤二得到的悬浊液A在80℃烘干，得到粉末A，然后再将该粉末A放入管式炉中，在温度为1100℃的条件下保持4h，得到预烧粉末；
四、将步骤三得到的预烧粉末加入60mL酒精，在球磨机中以200rpm的转速球磨24h，得到悬浊液B；
五、将步骤四得到的悬浊液B在80℃烘干，得到粉末B，然后向粉末B中加入1ml的质量百分浓度为5％的聚乙烯醇溶液，混合均匀后，加入直径为Φ13mm的模具中，在400MPa的压强下保持1分钟压制成厚度约为1.5mm的片状预制体；
六、将步骤五中得到的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至600℃保温4h进行排胶处理，使得在步骤五中加入的聚乙烯醇完全去除；
七、将步骤六中得到的排胶之后的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至1400℃烧结4h，得到微观结构可调节的陶瓷材料，记为BXT–1。
本实施例中，通式(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5的x的取值为1，最终陶瓷材料产品完全由长径比高于20的棒状晶粒混合构成。
图7、图8和图9是实施例4得到的BXT–1的陶瓷样品的表面形貌图、表面形貌放大细节图和断面形貌图，可以看出BXT–1样品完全由长径比高的棒状晶粒构成，并且棒状晶粒的直径与长度比较均一，直径大约在0.6～0.8μm，长度大约在20～30μm。
图10是实施例1、2、3和4分别得到的BXT–0.4、BXT–0.5、BXT–0.8和BXT–1陶瓷样品的粉末X射线衍射图谱。从图10可以看出，BXT–0.4样品为纯相的钙钛矿结构，说明普通类圆形晶粒为钙钛矿结构；BXT–1样品为钨青铜结构，正好和长径比高的棒状晶粒对应；而BXT–0.5和BXT–0.8样品由钙钛矿相和钨青铜相混合构成，而BXT–0.8样品中钨青铜相所占比例明显比BXT–0.5样品中的钨青铜相所占比例高。粉末X射线衍射图谱中钙钛矿相和钨青铜相的转变完全和样品形貌图中普通类圆形晶粒和长径比高的棒状晶粒的转变完全一致。
本发明成功的在(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5(其中x＝0.4～1)陶瓷材料中生长了长径比高的棒状晶粒，并且通过调节变量x成功地实现了将长径比高的棒状晶粒所占比例从0到1的大幅度调节。

Claims (7)

1.一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将碳酸钡、碳酸钙、二氧化钛、三氧化二铁、五氧化二钽和二氧化锆粉末按照(1–x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–xBa0.7Ca0.3FeTaO5的化学计量比称量并混合均匀，得到混合粉末；其中x的取值根据最终陶瓷材料产品中类圆形晶粒与棒状晶粒比例取0.4～1范围内的值，x的数值随长径比高于20的棒状晶粒所占比例增大而增加；最终陶瓷材料产品完全由类圆形晶粒构成，则x取值0.4；最终陶瓷材料产品完全由长径比高于20的棒状晶粒构成，则x取值1；最终陶瓷材料产品由类圆形晶粒和长径比高于20的棒状晶粒混合构成，则0.4<x<1；
二、将步骤一得到的混合粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12～48h，得到悬浊液A；
三、将步骤二得到的悬浊液A烘干，得到粉末A，然后再将该粉末A放入管式炉中，在温度为1100～1250℃的条件下保持3～6h，得到预烧粉末；
四、将步骤三得到的预烧粉末加入酒精，在球磨机中以200～400rpm的转速球磨12～48h，得到悬浊液B；
五、将步骤四得到的悬浊液B烘干，得到粉末B，然后按20g粉末B加入1～3ml质量百分浓度为5％～10％的聚乙烯醇溶液的比例，向粉末B中加入聚乙烯醇溶液，混合均匀后，加入模具中，压制成预制体；
六、将步骤五中得到的预制体置于管式炉中，在空气气氛下升温至500～700℃保温2～5h，进行排胶处理；
七、将步骤六中得到的排胶之后的预制体置于管式炉中，升温至1250～1400℃烧结3～8h，得到陶瓷材料产品。
2.根据权利要求1所述的一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，其特征在于步骤三中烘干温度为80℃～100℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，其特征在于步骤三中的预烧温度为1150℃，预烧时间为4h。
4.根据权利要求1或2所述的一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，其特征在于步骤五中的烘干温度为80℃～100℃。
5.根据权利要求1或2所述的一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，其特征在于步骤五中预制体是在200～500MPa的压强下保持1～5分钟后得到的。
6.根据权利要求1或2所述的一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，其特征在于步骤六中排胶过程是在600℃保温4h条件下进行的。
7.根据权利要求1或2所述的一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法，其特征在于步骤七的烧结温度为1300～1400℃，烧结时间为5～6h。
CN201710845804.5A 2017-09-19 2017-09-19 一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法 Active CN107488035B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710845804.5A CN107488035B (zh) 2017-09-19 2017-09-19 一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710845804.5A CN107488035B (zh) 2017-09-19 2017-09-19 一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107488035A CN107488035A (zh) 2017-12-19
CN107488035B true CN107488035B (zh) 2019-11-05

Family

ID=60651751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710845804.5A Active CN107488035B (zh) 2017-09-19 2017-09-19 一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107488035B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102924078A (zh) * 2012-10-22 2013-02-13 天津大学 一种bctz基钙钛矿体系多元无铅压电陶瓷及其制备方法
CN106810237A (zh) * 2017-02-13 2017-06-09 哈尔滨工业大学 一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法
CN107010953A (zh) * 2017-05-17 2017-08-04 哈尔滨工业大学 一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102924078A (zh) * 2012-10-22 2013-02-13 天津大学 一种bctz基钙钛矿体系多元无铅压电陶瓷及其制备方法
CN106810237A (zh) * 2017-02-13 2017-06-09 哈尔滨工业大学 一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法
CN107010953A (zh) * 2017-05-17 2017-08-04 哈尔滨工业大学 一种单相多铁陶瓷材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Revised structural phase diagram of (Ba0.7Ca0.3TiO3)-(BaZr0.2Ti0.8O3);DS Keeble etal.;《Applied Physics》;20131231;1-12 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107488035A (zh) 2017-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Limaye et al. Synthesis, sintering and thermal expansion of Ca 1-x Sr x Zr 4 P 6 O 24—an ultra-low thermal expansion ceramic system
CN102616852B (zh) 一种针状铌酸锶钾微晶粉体的制备方法
JP2023138969A (ja) ジルコニア焼結体及びその製造方法
JP5208696B2 (ja) 板状多結晶粒子
CN111533556B (zh) 一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法
CN103304235B (zh) 一种细晶高强度pmn-pzt压电陶瓷材料的生产方法
CN105418067A (zh) 一种锆钛酸钡钙无铅压电织构陶瓷的制备方法
CN110436920A (zh) 一种钛酸铋钠-钽酸钠固溶陶瓷材料及其制备方法和应用
US11746054B2 (en) Zirconia sintered body and method for manufacturing the same
CN113968732A (zh) 一种高稳定低损耗的微波介质陶瓷材料的制备方法及应用其制得的微波介质陶瓷材料
CN107488035B (zh) 一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的调节方法
EP1484282A1 (en) Cerium based composite oxide, sintered product thereof and method for preparation thereof
JP5873641B2 (ja) ＢａＴｉ２Ｏ５系複合酸化物の製造方法
CN106521627B (zh) 一种铌酸钾钠基压电单晶及其制备方法
CN106396668A (zh) 一种bnt‑blt‑bmnt反铁电储能陶瓷及其制备方法
CN107473744A (zh) 一种钛酸钡基陶瓷材料中圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的气氛调节方法
CN105384436B (zh) 一种富钛型钛酸锶钡基电介质陶瓷材料及其制备方法
CN107266073A (zh) 一种微米级铌酸钾钠针状粉体的制备方法
CN114478006A (zh) 一种KNNS-BNZ+CuO压电陶瓷材料及其制备方法、应用
JP2006248858A (ja) イットリア安定化ジルコニア質焼結体及びその製造方法
CN105906340B (zh) 采用固相氮气烧结法制备二氧化钛基巨介电陶瓷材料的方法
JPH04342421A (ja) セリア固溶正方晶ジルコニア微粉末の製造方法
Fan et al. Synthesis of modified PbTiO3 powders and fibers by a liquid mix process
JP6579318B2 (ja) イオン伝導性セラミックス及びその製造方法
KR101110365B1 (ko) 압전 세라믹스 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant