一种Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi4Ti4O15高温压电陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及压电陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种铋层状结构钛酸铋钙高温压电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

目前，应用最广的压电陶瓷材料主要是钙钛矿结构的PZT基压电陶瓷，但是这类压电陶瓷的居里温度一般在400℃以下，由于压电材料退极化现象的存在，压电材料在居里温度以上无法正常工作。随着航空航天、地质勘探等工作的飞速发展和顺应人类社会可持续发展的需求，因此有必要寻求一种居里温度高、压电性能优异的环境友好型压电材料。

铋层状结构陶瓷具有居里温度高、耐疲劳性能好等优点，是适用在高温环境下的候选材料。铋层状结构陶瓷材料是由(Bi

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

上述方案中，本发明所述压电陶瓷材料的d

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

(1)预合成前驱体粉料的制备

以CaCO

(2)高温压电陶瓷材料的制备

将所述预合成前驱体粉料装入石墨模具中，置于放电等离子烧结炉内进行一次煅烧处理，得到含碳烧制品；然后将所述含碳烧制品置于普通高温炉内进行二次煅烧处理以进行脱碳，得到脱碳烧制品；最后将所述脱碳烧制品进行极化处理，即制得高温压电陶瓷材料。

进一步地，本发明制备方法所述步骤(1)中各原料的纯度不低于99.9％。压制成型的压力为4～6Mpa；煅烧处理为以5℃/min升温至800～850℃。

进一步地，本发明制备方法所述步骤(2)中一次煅烧处理为，放电等离子烧结炉压力为25～30MPa、直流脉冲电流为500～550A，以100℃/min升温至800～850℃，保温5～8min后，停止直流脉冲电流，然后释放压力，随炉冷却至室温。二次煅烧处理为，5℃/min升至600～650℃，保温3～4h，随炉冷却至室温。

进一步地，本发明制备方法所述步骤(2)中极化处理为，先将所述脱碳烧制品的表面进行抛光处理；然后进行涂电极处理，即在抛光后脱碳烧制品的上下表面被上银电极；之后以5℃/min升至650～680℃进行煅烧，保温40～60min，随炉冷却至室温；最后在180～200℃的高温硅油中，加以5～10kV/mm的直流电压进行极化，极化时间为20～30min。

利用上述Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

本发明具有以下有益效果：

(1)在制备CaBi

(2)本发明采用先进的放电等离子烧结技术，该烧结技术所需烧结温度低、时间短，因而能耗低，且烧结后材料致密度高，可获得性能优异的CaBi

(3)本发明Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

(4)本发明制备方法采用先进的陶瓷制备工艺，烧成温度低，制备成本低，工艺简单易操作，影响因素易控制，适合于大批量工业化生产，有助于推广和应用。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明实施例制备的Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

图2是本发明实施例制备的Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

具体实施方式

实施例一：

本实施例一种Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

(1)预合成前驱体粉料的制备

以纯度为99.9％的CaCO

(2)高温压电陶瓷材料的制备

(2-1)取0.8g上述预合成前驱体粉料装入直径为20mm的圆柱形石墨模具中，置于放电等离子烧结炉内，设置压力为25MPa、直流脉冲电流为500A，以100℃/min升温至800℃进行一次煅烧处理，保温5min后，停止直流脉冲电流，然后释放压力，随炉冷却至室温，得到含碳烧制品；

(2-2)将上述含碳烧制品置于普通高温炉内，以5℃/min升至600℃进行二次煅烧处理而进行脱碳，保温3h，随炉冷却至室温，得到脱碳烧制品；

(2-3)将上述脱碳烧制品进行以下极化处理，先将上述脱碳烧制品的表面进行抛光处理；然后进行涂电极处理，即在抛光后脱碳烧制品的上下表面被上银电极；之后以5℃/min升至650℃进行煅烧，保温40min，随炉冷却至室温；最后在180℃的高温硅油中，加以5～10kV/mm的直流电压进行极化，极化时间为20min，即制得高温压电陶瓷材料。

实施例二：

本实施例一种Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

1、本实施例化学通式为Ca

2、步骤(1)中的煅烧温度为820℃；步骤(2-1)中煅烧温度为820℃。

实施例三：

本实施例一种Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

1、本实施例化学通式为Ca

2、步骤(1)中的煅烧温度为820℃；步骤(2-1)中煅烧温度为820℃。

对比例：

以未掺杂的、化学通式为CaBi

本发明实施例和对比例压电陶瓷材料的XRD晶相图谱如图1所示，从图1中可以看出，各实施例和对比例制得的压电陶瓷材料的各衍射峰与标准图谱PDF 00-052-1640完全吻合，说明所得材料为单一晶相的CaBi

本发明实施例制备的Ce、Ga、Mo共掺杂型CaBi

表1本发明实施例和对比例陶瓷材料的性能