[发明专利]一种压电陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种压电陶瓷材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料的通式为Pb(In_1/2Nb_1/2)_x(Yb_1/2Nb_1/2)_yTi_1-x-yO₃，0.126≤x≤0.504，0.1≤y≤0.4。

2.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷材料，其特征在于，x＝0.126，y＝0.4。

3.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料具有准同形相界区域，压电性能为小信号压电系数d₃₃＝151～274pC/N；大信号压电系数d₃₃*＝182～333pm/V；居里温度为T_c＝315～369℃；介电损耗为tanδ＝1.04％～3.79％；平面机电耦合系数k_p＝0.25～0.36；机械品质因数Q_m＝28～47；剩余极化强度P_r＝14.1～20.3μC/cm²；矫顽场强E_c＝12.2～18.9kV/cm；应变S＝0.09％～0.13％；应变迟滞为21％～26％。

4.一种压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，通过调整铌镱酸铅和钛酸铅比例构建调控压电陶瓷准同型相界，从而实现居里温度的提高和压电性能的优化。

5.根据权利要求4所述的一种压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将Yb₂O₃粉体和Nb₂O₅粉体、In₂O₃粉体和Nb₂O₅粉体分别混合，依次进行球磨、烘干和压块，然后升温至1100～1200℃，并保温，得到YbNbO₄和InNbO₄前驱体；

S2、按照Pb(In_1/2Nb_1/2)_x(Yb_1/2Nb_1/2)_yTi_1-x-yO₃的化学计量分别称取YbNbO₄、InNbO₄、过量的PbO、TiO₂，将原料混合后进行一次球磨，得到混合粉体并烘干研磨，其中0.126≤x≤0.504，0.1≤y≤0.4；

S3、将步骤S2后的混合粉体预烧，预烧结束后冷却至室温，得到预烧粉体；

S4、将步骤S3得到的预烧粉体依次进行二次球磨、烘干、研磨、造粒和过筛后得到颗粒均匀的粉体；

S5、将步骤S4得到颗粒均匀的粉体静置后压制成型，制得坯体，排除坯体中的有机物，得到陶瓷坯体；

S6、将步骤S5处理后的坯体埋入装有与陶瓷坯体组分相同的粉料的铂金坩埚中，将所述铂金坩埚装入氧化铝坩埚中，使用循环升降温法在进行烧结：由室温以3～5℃/min升至950～1000℃，然后以10～30℃/min快速升温至1050～1100度，然后以1～3℃/min缓慢降温至950～1000℃；之后循环快速升温和缓慢降温的过程，烧结2～4h；随炉自然冷却至室温，得到兼具高居里温度和小迟滞的压电陶瓷；

S7、将烧结后的压电陶瓷抛光，在陶瓷上下表面涂覆银浆，烧结银浆后自然冷却至室温；

S8、对涂覆银浆的陶瓷施加直流电场充分极化，得到压电陶瓷材料。

6.根据权利要求5所述的一种压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1、S2和S4中的球磨时的介质均为无水乙醇，且料、锆球和无水乙醇的质量比均为1：2：(0.5～1.0)。

7.根据权利要求5所述的一种压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1、S2和S4中所述烘干温度均为50℃～80℃。