[发明专利]一种两步烧结制备铁酸铋-钛酸钡(BiFeO3

权利要求书

1.一种两步烧结制备铁酸铋-钛酸钡(BiFeO₃-BaTiO₃)陶瓷的方法，所述制备方法分为高压电性能的铁酸铋-钛酸钡(BiFeO₃-BaTiO₃)无铅压电陶瓷和铁酸铋-钛酸钡(BiFeO₃-BaTiO₃)高光伏性能陶瓷两种，其中高压电性能的铁酸铋-钛酸钡(BiFeO₃-BaTiO₃)无铅压电陶瓷是以Fe₂O₃、Bi₂O₃和BaTiO₃为原料，其原料组分及其摩尔百分含量为(1-x)Bi_(1+y)FeO₃-xBaTiO₃，其中x值选取0.2～0.5之间任意数值，y值选取0～0.05之间任意数值；铁酸铋-钛酸钡(BiFeO₃-BaTiO₃)高光伏性能陶瓷以Fe₂O₃、Bi₂O₃、BaCO₃和TiO₂为原料，其原料组分及其摩尔百分含量为(1-x)Bi_(1+y)FeO₃-xBaTiO₃，其中x值选自0.01～0.5之间任意数值，y值选自0～0.05之间任意数值；通过控制两步烧结法的反应条件，制得结晶性良好、结构致密、绝缘性和电学性能优异的铁酸铋-钛酸钡压电陶瓷。

2.根据权利要求1所述两步烧结制备铁酸铋-钛酸钡(BiFeO₃-BaTiO₃)陶瓷的方法，其特征在于，所述高压电性能铁酸铋-钛酸钡无铅压电陶瓷的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)选取分析纯或者优级纯的Bi₂O₃、Fe₂O₃和BaTiO₃，按照化学通式(1-x)Bi_1+yFeO₃-xBaTiO₃计算所需各原料的质量，并准确称取备用，其中x的数值选自0.2～0.5之间的任意数值，y的数值选自0～0.05之间的任意数值；

(2)将称好的原料放入尼龙罐中，置于行星式球磨机中进行球磨混料；将混合后的原料放置于干燥箱内烘干，获得原料粉；

(3)将步骤(2)中的原料粉，置于马弗炉中，升温至780～950℃，并保温2～12h，进行焙烧；随后焙烧后的粉体空冷至室温；

(4)将焙烧后的粉料放入尼龙罐中，置于行星式球磨机中进行球磨混料；将混合后的原料放置于干燥箱内烘干，获得焙烧后粉体；

(5)称量步骤(4)中的焙烧粉，加入浓度为1～2wt％的聚乙烯醇后充分研磨造粒，将造粒粉料放入金属模具中，压片机压制成型，获得陶瓷坯体；

(6)将步骤(5)中的陶瓷坯体置于马弗炉中，升温至至300～440℃保温2～4h进行排胶，然后升温至980～1060℃保温1～10min进行第一步烧结，随后快速降温到930～1020℃保温6～12h进行第二步烧结；随后样品随炉冷却至室温。

3.根据权利要求2所述两步烧结制备铁酸铋-钛酸钡(BiFeO₃-BaTiO₃)陶瓷的方法，其特征在于，步骤(2)与步骤(4)中球磨介质为无水乙醇和二氧化锆磨球；球磨机的转速均为250～450r/min，球磨时间均为10～16h；所述干燥温度为70～90℃。

4.根据权利要求2所述两步烧结制备铁酸铋-钛酸钡(BiFeO₃-BaTiO₃)陶瓷的方法，其特征在于，其特征在于，步骤(5)中所述压片机的压力为80～120MPa，保压时间为60～300s。