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申请/专利权人：景德镇陶瓷大学

摘要：本发明公开了一种镧系元素与Cr、W共掺杂型CaBi4Ti4O15高温压电陶瓷材料及其制备方法，针对CaBi4Ti4O15陶瓷材料A位的Ca2+离子，采用具有12配位的+3价镧系金属离子进行掺杂取代，针对B位的Ti4+离子，采用复合高价离子[Cr13W23]5+进行掺杂取代，通过上述复合掺杂改性，在不降低居里温度的同时，提高其压电性能和高温电阻率，从而提供了一种新型的、综合电性能优良的、环境友好型压电陶瓷材料，该材料具有良好的高温稳定性，在高温领域具有广阔的应用前景。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。

主权项：1.一种镧系元素与Cr、W共掺杂型CaBi4Ti4O15高温压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述压电陶瓷材料的化学通式为Ca1-xMxBi4Ti4-y[Cr13W23]yO15，其中0.04≤x≤0.1，0.04≤y≤0.08，M为La3+、Nd3+、或Sm3+离子，以具有12配位的+3价镧系金属离子M掺杂取代CaBi4Ti4O15中A位的Ca2+离子，以复合高价离子[Cr13W23]5+掺杂取代CaBi4Ti4O15中B位的Ti4+离子而形成；制备方法包括以下步骤：1预合成前驱体粉料的制备以CaCO3、Bi2O3、TiO2、Cr2O3、WO3作为与所述化学通式中Ca、Bi、Ti、Cr、W对应的原料，以La2O3、Nd2O3、或Sm2O3作为与所述化学通式中M对应的原料；将各原料按照化学通式中的化学计量进行配料，然后以无水乙醇为球磨介质进行一次球磨处理，得到的物料经烘干、过筛、在4～6Mpa压力下压制成型后置于密封的坩埚内，以5℃min升温至800～850℃进行煅烧处理；然后将煅烧处理后的物料经研磨、过筛后，进行二次球磨处理，得到的物料经烘干、研磨、过筛，即制得预合成前驱体粉料；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，即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，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，即以5℃min升至600～650℃，保温3～4h，随炉冷却至室温，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；所述压电陶瓷材料中对应于A、B位均以高价掺杂取代而形成A、B位缺陷，使类钙钛矿层Am-1BmO3m+12-产生电子，增强铋氧层Bi2O22+和类钙钛矿层Am-1BmO3m+12-之间的相互作用，改变晶粒的生长行为。

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