[发明专利]一种掺杂铌锰酸铅－锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂铌锰酸铅－锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法，该压电陶瓷的成分为xPb(Mn_1/3Nb_2/3)]O₃‑(1‑x)Pb(Zr_0.52Ti_0.48)]O₃‑ywt％Ba_0.96Sr_0.02Mg_0.02Sn_0.1Zr_0.05Ti_0.85O₃‑zwt％La_0.1Bi_0.9FeO₃,其中x取值范围为0.04～0.06，y取值范围为0.5～3,z取值范围为0.1～0.3。在制备中，采用高温固相合成法，通过控制y、z参数的范围和合成过程中的烧结温度，有效提升了所制得的压电陶瓷材料的相对介电常数、d33常数和居里温度，提升了材料的温度敏感性与适用范围，且制备过程简单，原料相对易得，克服了现有材料由于居里温度不够高，不利于在高温高压环境使用和d33常数不足造成的传感器的灵敏度会受到限制的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种压电陶瓷材料，尤其是一种掺杂铌锰酸铅－锆钛酸铅压电陶瓷材料，并提供了其制备方法。

背景技术

压电材料是实现机械能与电能相互转化的一类重要功能材料，在传感器、超声波换能器、谐振器、蜂鸣器和电子点火等各种电子元器件中有着广泛的应用，其制备工艺简单、制造成本低，具有优异的压电性能和组分可调节等优点，是材料领域的研发热点之一。在能源、航空、航天、汽车、石油化工、地质勘探等领域，需要高精度驱动器、传感器在高温苛刻环境下工作，对压电器在高低温环境下灵敏度有着极高的要求。

目前的商用高温传感器材料主要是LiNbO₃等压电单晶材料，但其造价昂贵、单晶性能差，且居里温度不够高，不利于在高温高压环境使用；另外，随着小型化设备的应用场合逐渐增多，业内对压电陶瓷高功能、微小化的要求也在增加。一般情况下，在陶瓷的压电系数d33不大时，整个传感器的灵敏度会受到限制，一般情况下为了增加传感器的电荷敏感度，一个重要途径是增加质量块的重量，这会导致传感器的体积增大、重量增加，且工作频率下降，不利于传感器在工作环境温度高、空间不足的情况下应用，也难以适应灵敏度要求高的领域。

发明内容

为了解决目前压电陶瓷领域压电陶瓷灵敏度不足、居里温度低、体积过大的技术问题，本发明提供一种掺杂铌锰酸铅－锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法。

本发明目的的技术方案是：提供一种掺杂铌锰酸铅－锆钛酸铅压电陶瓷材料，其化学计量式为xPb(Mn_1/3Nb_2/3)]O₃-(1-x)Pb(Zr_0.52Ti_0.48)]O₃-ywt％Ba_0.96Sr_0.02Mg_0.02Sn_0.1Zr_0.05Ti_0.85O₃-zwt％La_0.1Bi_0.9FeO₃,其中x取值范围为0.04～0.06，y取值范围为0.5～3,z取值范围为0.1～0.3。

为了实现以上技术方案，本发明还提供该掺杂铌锰酸铅－锆钛酸铅压电陶瓷材料的制备方法，具体为：

S1：制备Ba_0.96Sr_0.02Mg_0.02Sn_0.1Zr_0.05Ti_0.85O₃预烧粉体