[发明专利]一种具有高电致应变和低滞后的掺杂钛酸钡无铅陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种具有高电致应变和低滞后的掺杂钛酸钡无铅陶瓷及其制备方法，其特征在于其化学组成为BaTi_1-xSn_xO₃，简写为BTSx，其中x为Sn⁴⁺的摩尔数，0.02 ≤x≤ 0.04。根据权利要求1所述的一种具有高电致应变和低滞后的掺杂钛酸钡无铅陶瓷，其特征在于，所述高电致应变和低滞后的掺杂钛酸钡陶瓷在1Hz、50kV/cm交流电场下的室温双边电致应变bipolar S_max高达0.50%，单边电致应变unipolar S_max高达0.55%，与BaTiO₃陶瓷相比，BaTi_1-xSn_xO₃陶瓷的单边电致应变增大了58%，应变滞后hys%（hys% = △S/S_max，其中△S为交流电场强度增大或减小过程中达到最大电场一半E_max/2处的单边电致应变的变化量）低至2%，应变滞后降低了89%，居里温度T_C（101℃≤T_C≤ 125℃），其在压电驱动器和致动器的制备中具有很大的应用潜力。

2.一种根据权利要求1或2所述的一种具有高电致应变和低滞后的掺杂钛酸钡无铅陶瓷的制备方法，其特征在于，采用固相反应法按以下步骤进行：

（1）按照BaTi_1-xSn_xO₃（0.02 ≤x≤ 0.04）的化学计量比称量分析纯级别的BaCO₃、TiO₂和SnO₂粉料，将粉料放入玛瑙球磨罐，采用湿法球磨工艺混合均匀，置于干燥箱中将球磨混合粉料烘干；

（2）将烘干所得的球磨混合粉料用压片机在15 ~ 25MPa保压1 ~ 3min压块得到待预烧压块，将待预烧压块以2 ~ 4℃/min的速度升温至1050 ~ 1100℃时保温3 ~ 4h预烧，自然冷却至室温得到预烧结胚体；

（3）在玛瑙研钵中将预烧结胚体粉碎，采用湿法球磨工艺混合均匀，用干燥箱烘干球磨混合料，然后加入规定量的聚乙烯醇粘合剂，置于空气中陈化24 ~ 26h，造粒，过筛，用压片机在6 ~ 8MPa保持1 ~ 3min压成薄圆片胚体，上下叠放并埋入相同组分的粉料中，在600℃保温2h排塑，自然冷却至室温，将排塑后的薄圆片胚体上下叠放埋入相同组分粉料中，采用阶梯升温法在空气中1250 ~ 1290℃保温3 ~ 4h烧结，自然冷却至室温，得到BaTi_1-xSn_xO₃陶瓷胚体；

（4）被银电极和极化处理：将得到的BaTi_1-xSn_xO₃陶瓷胚体的上下表面磨平，在其上下表面涂覆高温银浆，被银厚度为10~20μm，用热台在120~150℃烘干，置于马弗炉中在500 ~600℃保温20 ~ 30 min烧制银电极，自然冷却至室温，得到三明治结构的被覆银电极BaTi_1-xSn_xO₃陶瓷样品，然后利用极化装置将样品浸入硅油中进行极化，撤去电场后将样品静置24~28 h，得到所述的具有高电致应变和低滞后的掺杂钛酸钡无铅陶瓷。