CN112159223B - 一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料、制备方法及应用 - Google Patents

一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料、制备方法及应用。一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料。制备方法为：将BaTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体按化学式(1‑x)(0.85BaTiO3‑0.15Bi0.5Na0.5TiO3)‑xBa2NaNb5O15配比取料，对粉体进行湿法球磨混合，干燥后的粉体在1000℃下预烧2h，再经过二次球磨、过筛和成型，最终在1250℃温度下烧结2h得到了所需介电陶瓷材料。随着Ba2NaNb5O15掺入量的增加，材料的温度稳定性得到明显的提高，当x=0.007时，样品在‑50oC到150oC之间的容温变化率在

Description

一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料、制备 方法及应用
技术领域
本发明属于介电陶瓷材料的技术领域，通过Ba2NaNb5O15掺入在0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3体系中使其具有高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
随着航空航天、石油勘探等领域的快速发展，对陶瓷电容器的工作环境要求也越来越苛刻。很多领域中所用的电容器，都需要其在较宽的温度范围内具有稳定的电性能。同时，为了保护环境，贯彻可持续发展战略，更多的要求材料在无铅化的前提下，还需具有高介电常数、低容温变化率和低介电损耗。所以，探索开发具备优良温度稳定性的高介电无铅陶瓷电容器成为亟需解决的问题。
发明内容
0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3是一种钙钛矿结构体系，其特点在于相变峰易于展宽，同时能够保证较高的介电常数。Ba2NaNb5O15作为一种典型的钨青铜结构陶瓷材料，具有较高的相变温度及较低的介电损耗，本发明旨在通过Ba2NaNb5O15的引入对0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3钙钛矿结构体系的相结构产生作用，诱导出弛豫行为，展宽相变峰，从而提高其温度稳定性。其主要原理在于，钨青铜结构与钙钛矿结构在组成结构上具有较大的相似之处，以此来保证其顺利进入晶格当中。另外，将钨青铜结构材料掺入钙钛矿体系中时，会对其相结构产生较大的影响，发生相变后，必然会在电性能上有不同的响应。
本发明的目的在于提供一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料及其制备方法，在0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3钙钛矿结构体系中，通过掺入Ba2NaNb5O15以诱导其产生相变从而改善介电性能。
为达成上述所提到的性能，本发明采用如下技术方案：
一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，其化学式为(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15，其中x为Ba2NaNb5O15的掺入量，0≤ x ≤0.007，其中x表示摩尔百分比。
该介电陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x为Ba2NaNb5O15的掺入量，0.001≤x≤0.007，其中x表示摩尔百分比。
该介电陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x为Ba2NaNb5O15的掺入量，0.002 ≤ x ≤ 0.007，其中x表示摩尔百分比。
该介电陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x为Ba2NaNb5O15的掺入量，0.003 ≤ x ≤ 0.007，其中x表示摩尔百分比。
该介电陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x为Ba2NaNb5O15的掺入量，0.004 ≤ x ≤ 0.007，其中x表示摩尔百分比。
该介电陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x为Ba2NaNb5O15的掺入量，0.005 ≤ x ≤ 0.007，其中x表示摩尔百分比。
该钨青铜结构陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x为Ba2NaNb5O15的掺入量，0.006≤x≤0.007，其中x表示摩尔百分比。
一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，包括以下步骤：
（1）按照化学式BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Nb2O5和Bi2O3配制后通过机械球磨混合均匀，然后烘干，过筛，再经预烧，得到块状固体。
（2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，得到产品过筛得到尺寸均匀的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体。
（3）将得到的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体，按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15 (x = 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004,0.005, 0.006, 0.007)配制后通过球磨混合均匀，然后烘干、过筛，再经预烧，得到块状固体。
（4）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体。
（5）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体以每份质量0.4-0.45g进行称量，然后倒入模具当中，施加500-700N竖直方向上的力，将成型好的圆片进行脱模，得到形状完好的样品。
（6）将圆片放置于胶套当中，利用抽真空设备将胶套的空气排出，密封胶套口，放入冷等静压成型。
（7）将得到的样品从胶套中取出后于箱式炉中烧结成瓷，得到Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15钨青铜结构陶瓷材料样品。
（8）打磨、清洗步骤（7）中一次烧结好的式样后，在式样的正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行热处理，得到Zr4+掺杂的Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15具有高击穿强度的钨青铜结构陶瓷材料。
所述步骤（1）、步骤（2）、步骤（3）、步骤（4）中球磨时间均为4~6小时。
所述步骤（1）、步骤（2）、步骤（3）、步骤（4）中混合氧化物与锆球石及去离子水混合、球磨、烘干后形成干料。
所述步骤（1）中预烧条件为：以5℃/min升温至1000℃，保温2小时，之后，以5℃/min降温至500℃，随炉冷却到室温。
所述步骤（2）、步骤（4）中，将块体粉碎后过200-300目筛得到尺寸均匀的粉体。
所述步骤（6）中，冷等静压成型是，在压机中施加200-250MPa的压力，保压时间为180-300s。
所述步骤（7）中烧结条件为：以5℃/min升到1250℃，保温2小时，之后，以5℃/min降温至500℃，随炉冷却到室温。
所述步骤（8）中热处理的温度为800-850℃，保温时间为15-20min。
与现有的技术相比，本发明具有的有益结果：本发明通过Ba2NaNb5O15的引入对0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3钙钛矿结构体系的相结构产生作用，诱导出弛豫行为，展宽相变峰，从而提高其温度稳定性。其主要原理在于，钨青铜结构与钙钛矿结构在组成结构上具有较大的相似之处，以此来保证其顺利进入晶格当中。另外，将钨青铜结构材料掺入钙钛矿体系中时，会对其相结构产生较大的影响，发生相变后，必然会在电性能上有不同的响应。通过与之前的类似方法进行改性的材料进行对比，发现本发明所制备的材料具有良好的温度稳定性，能够在较宽的温度范围内（-50 oC-150oC）保持稳定的介电性能，同时在此温度区间内，其介电常数高于2200，介电损耗低于0.05。
随着Ba2NaNb5O15掺入量的增加，材料的温度稳定性得到明显的提高，当x=0.007时，样品在-50oC到150oC之间的容温变化率在
Figure DEST_PATH_IMAGE001
15%之间，介电常数大于2200，介电损耗小于0.05。
在本发明的样品的制备过程当中，采用了更加先进的冷等静压成型技术，避免了样品的浪费和粘结剂的加入，节省了制作的成本，加快了生产周期并且避免了粘结剂对样品污染的可能性，在后续步骤之中，减少了排除粘结剂的步骤，减少了资源的浪费和制作时间的浪费，除此之外，由于冷等静压成型技术是利用液体进行压力的传递，与传统单项加压的压制相比，冷等静压成型会让样品从各个方向受到压力，并且压力相比较更大，制备的生坯更加的致密，为下一步优异实验结果奠定了基础。
另外，随着人们的环保意识的加强，材料的生产要规避对环境的影响，本发明所采用的原材料中由于不含铅等重金属元素，对环境友好，所以制备过程中不会对环境破坏。本发明所制备的材料致密性良好，无明显的气孔存在，晶粒尺寸均匀，证明本发明能够保证所制备的陶瓷材料具有其真实的本征介电性能。
附图说明
图1为(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15陶瓷材料组分中当x= 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004, 0.005, 0.006, 0.007时，陶瓷材料粉体的XRD图谱；
图2为(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15陶瓷材料组分中当x= 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004, 0.005, 0.006, 0.007时，陶瓷材料的介电常数随频率变化图谱；
图3为(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15陶瓷材料组分中当x= 0.003, 0.004, 0.006, 0.007时，陶瓷材料的容温变化率曲线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。
本发明中，制备了一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料。
实施例一
该钨青铜结构陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x表示摩尔百分比，且x=0。
上述高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，包括以下步骤：
（1）按照化学式BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Nb2O5和Bi2O3配制后通过机械球磨混合均匀，然后烘干，过筛，再经预烧，得到块状固体。
（2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，得到产品过筛得到尺寸均匀的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体。
（3）将得到的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体，按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15 (x = 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004,0.005, 0.006, 0.007)配制后通过球磨混合均匀，然后烘干、过筛，再经预烧，得到块状固体。
（4）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体。
（5）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体以每份质量0.4-0.45 g进行称量，然后倒入模具当中，施加500-700 N竖直方向上的力，将成型好的圆片进行脱模，得到形状完好的样品。
（6）将圆片放置于胶套当中，利用抽真空设备将胶套的空气排出，密封胶套口，放入冷等静压成型。
（7）将得到的样品从胶套中取出后于箱式炉中烧结成瓷，得到Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15钨青铜结构陶瓷材料样品。
（8）打磨、清洗步骤（7）中一次烧结好的式样后，在式样的正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行热处理，得到Zr4+掺杂的Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15具有高击穿强度的钨青铜结构陶瓷材料。
参照图1，图1中x=0曲线为本实施例制备样品的XRD曲线，由图1可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0时，合成了纯相的陶瓷。
参照图2，图2中x=0曲线为本实施例制备样品的介电常数随频率变化图谱，由图2可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0时，介电常数曲线在所测试的频率范围内具有良好的稳定性，这说明所制备的陶瓷材料结构较为致密。
实施例二
该钨青铜结构陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x表示摩尔百分比，且x=0.001。
上述高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，包括以下步骤：
（1）按照化学式BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Nb2O5和Bi2O3配制后通过机械球磨混合均匀，然后烘干，过筛，再经预烧，得到块状固体。
（2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，得到产品过筛得到尺寸均匀的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体。
（3）将得到的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体，按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15 (x = 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004,0.005, 0.006, 0.007)配制后通过球磨混合均匀，然后烘干、过筛，再经预烧，得到块状固体。
（4）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体。
（5）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体以每份质量0.4-0.45 g进行称量，然后倒入模具当中，施加500-700 N竖直方向上的力，将成型好的圆片进行脱模，得到形状完好的样品。
（6）将圆片放置于胶套当中，利用抽真空设备将胶套的空气排出，密封胶套口，放入冷等静压成型。
（7）将得到的样品从胶套中取出后于箱式炉中烧结成瓷，得到Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15钨青铜结构陶瓷材料样品。
（8）打磨、清洗步骤（7）中一次烧结好的式样后，在式样的正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行热处理，得到Zr4+掺杂的Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15具有高击穿强度的钨青铜结构陶瓷材料。
参照图1，图1中x=0.001曲线为本实施例制备样品的XRD曲线，由图1可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.001时，合成了纯相的陶瓷，说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成单相稳定的固溶体。
参照图2，图2中x=0.001曲线为本实施例制备样品的介电常数随频率变化图谱，由图2可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.001时，介电常数曲线在所测试的频率范围内没有明显的变化，这说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成紧密的结构，没有空间电荷的产生。
实施例三
该钨青铜结构陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x表示摩尔百分比，且x=0.002。
上述高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，包括以下步骤：
（1）按照化学式BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Nb2O5和Bi2O3配制后通过机械球磨混合均匀，然后烘干，过筛，再经预烧，得到块状固体。
（2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，得到产品过筛得到尺寸均匀的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体。
（3）将得到的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体，按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15 (x = 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004,0.005, 0.006, 0.007)配制后通过球磨混合均匀，然后烘干、过筛，再经预烧，得到块状固体。
（4）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体。
（5）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体以每份质量0.4-0.45 g进行称量，然后倒入模具当中，施加500-700 N竖直方向上的力，将成型好的圆片进行脱模，得到形状完好的样品。
（6）将圆片放置于胶套当中，利用抽真空设备将胶套的空气排出，密封胶套口，放入冷等静压成型。
（7）将得到的样品从胶套中取出后于箱式炉中烧结成瓷，得到Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15钨青铜结构陶瓷材料样品。
（8）打磨、清洗步骤（7）中一次烧结好的式样后，在式样的正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行热处理，得到Zr4+掺杂的Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15具有高击穿强度的钨青铜结构陶瓷材料。
参照图1，图1中x=0.002曲线为本实施例制备样品的XRD曲线，由图1可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.002时，合成了纯相的陶瓷，说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成单相稳定的固溶体。
参照图2，图2中x=0.002曲线为本实施例制备样品的介电常数随频率变化图谱，由图2可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.002时，介电常数曲线在所测试的频率范围内没有明显的变化，这说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成紧密的结构，没有空间电荷的产生。
实施例四
该钨青铜结构陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x表示摩尔百分比，且x=0.003。
上述高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，包括以下步骤：
（1）按照化学式BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Nb2O5和Bi2O3配制后通过机械球磨混合均匀，然后烘干，过筛，再经预烧，得到块状固体。
（2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，得到产品过筛得到尺寸均匀的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体。
（3）将得到的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体，按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15 (x = 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004,0.005, 0.006, 0.007)配制后通过球磨混合均匀，然后烘干、过筛，再经预烧，得到块状固体。
（4）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体。
（5）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体以每份质量0.4-0.45 g进行称量，然后倒入模具当中，施加500-700 N竖直方向上的力，将成型好的圆片进行脱模，得到形状完好的样品。
（6）将圆片放置于胶套当中，利用抽真空设备将胶套的空气排出，密封胶套口，放入冷等静压成型。
（7）将得到的样品从胶套中取出后于箱式炉中烧结成瓷，得到Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15钨青铜结构陶瓷材料样品。
（8）打磨、清洗步骤（7）中一次烧结好的式样后，在式样的正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行热处理，得到Zr4+掺杂的Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15具有高击穿强度的钨青铜结构陶瓷材料。
参照图1，图1中x=0.003曲线为本实施例制备样品的XRD曲线，由图1可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.003时，合成了纯相的陶瓷，说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成单相稳定的固溶体。
参照图2，图2中x=0.003曲线为本实施例制备样品的介电常数随频率变化图谱，由图2可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.003时，介电常数曲线在所测试的频率范围内没有明显的变化，这说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成紧密的结构，没有空间电荷的产生。
参照图3，图3中x=0.003曲线为本实施例制备样品的容温变化率曲线，由图3可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.003时，介电常数曲线在所测试的温度范围内变化较为明显，温度稳定性不高。
实施例五
该钨青铜结构陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x表示摩尔百分比，且x=0.004。
上述高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，包括以下步骤：
（1）按照化学式BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Nb2O5和Bi2O3配制后通过机械球磨混合均匀，然后烘干，过筛，再经预烧，得到块状固体。
（2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，得到产品过筛得到尺寸均匀的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体。
（3）将得到的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体，按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15 (x = 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004,0.005, 0.006, 0.007)配制后通过球磨混合均匀，然后烘干、过筛，再经预烧，得到块状固体。
（4）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体。
（5）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体以每份质量0.4-0.45 g进行称量，然后倒入模具当中，施加500-700 N竖直方向上的力，将成型好的圆片进行脱模，得到形状完好的样品。
（6）将圆片放置于胶套当中，利用抽真空设备将胶套的空气排出，密封胶套口，放入冷等静压成型。
（7）将得到的样品从胶套中取出后于箱式炉中烧结成瓷，得到Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15钨青铜结构陶瓷材料样品。
（8）打磨、清洗步骤（7）中一次烧结好的式样后，在式样的正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行热处理，得到Zr4+掺杂的Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15具有高击穿强度的钨青铜结构陶瓷材料。
参照图1，图1中x=0.004曲线为本实施例制备样品的XRD曲线，由图1可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.004时，合成了纯相的陶瓷，说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成单相稳定的固溶体。
参照图2，图2中x=0.004曲线为本实施例制备样品的介电常数随频率变化图谱，由图2可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.004时，介电常数曲线在所测试的频率范围内没有明显的变化，这说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成紧密的结构，没有空间电荷的产生。
参照图3，图3中x=0.004曲线为本实施例制备样品的容温变化率曲线，由图3可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.004时，介电常数曲线在所测试的温度范围内变化较为明显，温度稳定性不高。
实施例六
该钨青铜结构陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x表示摩尔百分比，且x=0.005。
上述高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，包括以下步骤：
（1）按照化学式BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Nb2O5和Bi2O3配制后通过机械球磨混合均匀，然后烘干，过筛，再经预烧，得到块状固体。
（2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，得到产品过筛得到尺寸均匀的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体。
（3）将得到的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体，按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15 (x = 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004,0.005, 0.006, 0.007)配制后通过球磨混合均匀，然后烘干、过筛，再经预烧，得到块状固体。
（4）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体。
（5）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体以每份质量0.4-0.45 g进行称量，然后倒入模具当中，施加500-700 N竖直方向上的力，将成型好的圆片进行脱模，得到形状完好的样品。
（6）将圆片放置于胶套当中，利用抽真空设备将胶套的空气排出，密封胶套口，放入冷等静压成型。
（7）将得到的样品从胶套中取出后于箱式炉中烧结成瓷，得到Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15钨青铜结构陶瓷材料样品。
（8）打磨、清洗步骤（7）中一次烧结好的式样后，在式样的正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行热处理，得到Zr4+掺杂的Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15具有高击穿强度的钨青铜结构陶瓷材料。
参照图1，图1中x=0.005曲线为本实施例制备样品的XRD曲线，由图1可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.005时，合成了纯相的陶瓷，说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成单相稳定的固溶体。
参照图2，图2中x=0.005曲线为本实施例制备样品的介电常数随频率变化图谱，由图2可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.005时，介电常数曲线在所测试的频率范围内没有明显的变化，这说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成紧密的结构，没有空间电荷的产生。
实施例七
该钨青铜结构陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x表示摩尔百分比，且x=0.006。
上述高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，包括以下步骤：
（1）按照化学式BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Nb2O5和Bi2O3配制后通过机械球磨混合均匀，然后烘干，过筛，再经预烧，得到块状固体。
（2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，得到产品过筛得到尺寸均匀的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体。
（3）将得到的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体，按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15 (x = 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004,0.005, 0.006, 0.007)配制后通过球磨混合均匀，然后烘干、过筛，再经预烧，得到块状固体。
（4）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体。
（5）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体以每份质量0.4-0.45 g进行称量，然后倒入模具当中，施加500-700 N竖直方向上的力，将成型好的圆片进行脱模，得到形状完好的样品。
（6）将圆片放置于胶套当中，利用抽真空设备将胶套的空气排出，密封胶套口，放入冷等静压成型。
（7）将得到的样品从胶套中取出后于箱式炉中烧结成瓷，得到Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15钨青铜结构陶瓷材料样品。
（8）打磨、清洗步骤（7）中一次烧结好的式样后，在式样的正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行热处理，得到Zr4+掺杂的Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15具有高击穿强度的钨青铜结构陶瓷材料。
参照图1，图1中x=0.006曲线为本实施例制备样品的XRD曲线，由图1可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.006时，合成了纯相的陶瓷，说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成单相稳定的固溶体。
参照图2，图2中x=0.006曲线为本实施例制备样品的介电常数随频率变化图谱，由图2可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.006时，介电常数曲线在所测试的频率范围内没有明显的变化，这说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成紧密的结构，没有空间电荷的产生。
参照图3，图3中x=0.006曲线为本实施例制备样品的容温变化率曲线，由图3可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.006时，介电常数曲线在所测试的温度范围内变化较为平缓，温度稳定性具有明显的提高。
实施例八
该钨青铜结构陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-xBa2NaNb5O15，其中x表示摩尔百分比，且x=0.007。
上述高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，包括以下步骤：
（1）按照化学式BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Nb2O5和Bi2O3配制后通过机械球磨混合均匀，然后烘干，过筛，再经预烧，得到块状固体。
（2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，得到产品过筛得到尺寸均匀的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体。
（3）将得到的BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3和Ba2NaNb5O15粉体，按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15 (x = 0, 0.001, 0.002, 0.003, 0.004,0.005, 0.006, 0.007)配制后通过球磨混合均匀，然后烘干、过筛，再经预烧，得到块状固体。
（4）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体。
（5）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体以每份质量0.4-0.45 g进行称量，然后倒入模具当中，施加500-700 N竖直方向上的力，将成型好的圆片进行脱模，得到形状完好的样品。
（6）将圆片放置于胶套当中，利用抽真空设备将胶套的空气排出，密封胶套口，放入冷等静压成型。
（7）将得到的样品从胶套中取出后于箱式炉中烧结成瓷，得到Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15钨青铜结构陶瓷材料样品。
（8）打磨、清洗步骤（7）中一次烧结好的式样后，在式样的正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行热处理，得到Zr4+掺杂的Ba2Na(Nb1-x Zr x )5O15具有高击穿强度的钨青铜结构陶瓷材料。
参照图1，图1中x=0.007曲线为本实施例制备样品的XRD曲线，由图1可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.007时，合成了纯相的陶瓷，说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成单相稳定的固溶体。
参照图2，图2中x=0.007曲线为本实施例制备样品的介电常数随频率变化图谱，由图2可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.007时，介电常数曲线在所测试的频率范围内没有明显的变化，这说明钨青铜结构的Ba2NaNb5O15能够成功进入钙钛矿体系中形成紧密的结构，没有空间电荷的产生。
参照图3，图3中x=0.007曲线为本实施例制备样品的容温变化率曲线，由图3可以看出(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15体系中x=0.007时，介电常数曲线在-50—150 oC温度范围内具有良好的温度稳定性，相较于掺入量少的组分，温度稳定性具有明显的提高。

Claims (6)

1.一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料，其特征在于，化学式为(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15，x=0.007。
2.一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将BaTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3及Ba2NaNb5O15按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15、x=0.007配料，在BaTiO3与Na0.5Bi0.5TiO3合成NBBT陶瓷的过程中，掺入Ba2NaNb5O15共同反应，烧结得到高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：将BaTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3及Ba2NaNb5O15按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15、x=0.007配料，对配料进行球磨、预烧、过筛、成型，将成型的陶瓷坯体在1250 ℃下烧结，得到一种高温度稳定性高介电常数低损耗的介电陶瓷材料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，预烧温度为1000℃。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，成型采用冷等静压成型工艺，压强为200-250MPa。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将BaTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3、Ba2NaNb5O15粉体按化学式(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15、x=0.007配料；在去离子水中以锆球石进行球磨，球磨时间为4~6小时；然后烘干、过筛，1000℃预烧，得到块状固体；
2）将块状固体粉碎后，再次进行球磨，产品过筛得到尺寸均匀的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体；
3）将得到的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15粉体倒入模具当中压制成型，将成型好的坯体进行脱模，得到形状完好的坯体；
4）将步骤3）制备的坯体在200-250MPa冷等静压成型；
5）将步骤4）得到的坯体在1250 ℃烧结成瓷，得到具有高温度稳定性高介电常数低损耗的(1-x)(0.85BaTiO3-0.15Bi0.5Na0.5TiO3)-x Ba2NaNb5O15介电陶瓷。
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