專利名稱：具有良好溫度穩(wěn)定性的鈮酸鉀鈉鋰基無鉛壓電陶瓷復(fù)合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鈮酸鉀鈉鋰基無鉛壓電陶瓷材料領(lǐng)域，特別是涉及一種溫度穩(wěn)定性良 好的無鉛壓電陶瓷材料及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈮酸鹽(K，Na)Nb03(KNN)無鉛壓電陶瓷，以其相對優(yōu)越的壓電性能 和較高居里溫度被認(rèn)為是一種很有前途取代PZT的壓電材料(H.Birol，D. Damjanovic, N. Setter, Preparation and characterization of (K0 5Na0 5) Nb03ceramics [J]. J. Eur. Ceram. Soc. 2006,26 :861_866.)。但由于堿金屬高溫下易揮發(fā)，因而采用常規(guī)固相法 難以制備出致密的KNN陶瓷，嚴(yán)重影響材料的性能。新型制備技術(shù)如熱壓、放電等離子 體等燒結(jié)方法雖然能制備出致密的且性能優(yōu)良的陶瓷體，但與傳統(tǒng)燒結(jié)工藝相比，這些 新工藝因成本高、工藝復(fù)雜而很難實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。因此，近些年來，摻雜改性 成為改善KNN陶瓷燒結(jié)性能和壓電性能的主要途徑。文獻(xiàn)報道了許多壓電性能優(yōu)越的 KNN基陶瓷，在眾多摻雜改性的KNN新體系中，(Ka 5Na0.5) Nb03-LiNb03體系陶瓷具有高 的致密化程度，卓越的壓電性能和較高的居里溫度(Yiping Guo, Ken-ichi Kakimoto, Hitoshi Ohsato. Phase transitionalbehavior and piezoelectric properties of Na0.5K0.5Nb03-LiNb03ceramics [J]. Appl. P hys. Lett. 2004,85 :4121_4123.)，是很有發(fā)展?jié)?力的一類無鉛壓電陶瓷，但其溫度穩(wěn)定性較差，(E. Hollenstein，D. Damjanovic, N. Setter, Temperature stability of the piezoelectric properties ofLi-modified KNN ceramics [J], J. Eur. Ceram. Soc. 2007,27 4093-4097)從而限制 了(K05Na0.5)Nb03-LiNb03 體系陶瓷在實際生產(chǎn)中獲得較為廣泛的應(yīng)用。對于電學(xué)性能溫度穩(wěn)定性的研究目前已成為KNN基體系材料研究中一個重要話 題，針對于壓電性優(yōu)異、居里溫度高的(KuN^^iLiMeNbOj簡稱為KNLN6)陶瓷，由于 其多晶相變點(diǎn)PPT(斜方-四方相轉(zhuǎn)變點(diǎn))存在于室溫附近，使得KNLN6陶瓷在室溫附 近有優(yōu)異的電學(xué)性能，但當(dāng)溫度高于PPT溫度時，其性能又會逐漸惡化。E. Hollenstein 等[Hollenstein, E. , Damjanovic, D. , Setter, N. Temperature stability of the piezoelectric properties of Li-modifiedKNN ceramics[J]. J. Eur. Ceram. Soc. 2007, 27 =4093-4097]研究了 KNLN6陶瓷的壓電性能的溫度穩(wěn)定性，結(jié)果表明當(dāng)溫度從室溫升 到140°C時陶瓷的壓電常數(shù)d31和平面機(jī)電耦合系數(shù)kp下降了 30%。K.Higashide等 [Higashide,K. ,Kakimoto,K. ,Ohsato,H. T emperaturedependence on the piezoelectric property of (l~x) (Na0.5K0.5) Nb03_xLiNb03ceramies [J]. J. Eur. Ceram. Soc. 2007，27 4107-4110]發(fā)現(xiàn)KNLN6的在160°C處的剩余極化強(qiáng)度Pr僅為室溫時Pr值的25%。KNLN6 較差的溫度穩(wěn)定性限制了該材料實際的應(yīng)用，因此很有必要來提高該材料的溫度穩(wěn)定性以 獲得更廣泛的實際應(yīng)用。授權(quán)公告號CN 100402466C(申請?zhí)?00510020230. 5)的中國專利文獻(xiàn)公
開了一種高居里點(diǎn)鈮酸鉀鈉鋰系無鉛壓電陶瓷及其制備工藝，該陶瓷是由通式(1-u)(LixNayK1_x_yNb03+uMn02表示的上要組分組成，式中0. 01彡x彡0. 2，0. 2彡y彡0. 7， 0 ^ u ^ 0. 05o公開號CN101062864A(申請?zhí)?00710099675. 6)的中國專利文獻(xiàn)公開了 一種鈮酸鈉鉀鋰基無鉛壓電陶瓷及其制備方法。該陶瓷用非化學(xué)計量比通式(NaaKbLi。) (NbxTaySbz) 03表示，其中a，b，c表示A位組成元素、x, y，z表示B位組成元素的摩爾分?jǐn)?shù)， 數(shù)值的選擇范圍是0彡a彡1.5，0彡b彡1.5，0彡c彡1.5，1< a+b+c彡3，0<x彡1.5， 0 彡y 彡 1.5， 彡 z 彡 1.5，1< (a+b+c) / (x+y+z)彡 3 或 0. 2 < (a+b+c) / (x+y+z) < 1。
發(fā)明者劉泳, 初瑞清, 徐志軍, 李偉, 郝繼功, 陳倩 申請人:聊城大學(xué)