一种高居里温度压电陶瓷及其制备方法

摘要

本公开提供了一种高居里温度压电陶瓷及其制备方法，高居里温度压电陶瓷的通式为Bi3Ti1‑xCrxTaO9，其中0

权利要求

1.一种高居里温度压电陶瓷，其特征是，高居里温度压电陶瓷的通式为Bi3Ti1‑xCrxTaO9，其中0

2.如权利要求1所述的一种高居里温度压电陶瓷，其特征是，x =0.05、0.10、0.15、

0.20。

3.一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，包括：以纯度为99.8%的Bi2O3粉体、纯度为99.8%的TiO2粉体、纯度为99.0%的Cr2O3粉体和纯度为99.9%的Ta2O5粉体，按照通式Bi3Ti1‑xCrxTaO9，其中0

将所述的混合粉料烘干后进行预烧结，得到经过预烧结的粉料；

将经过预烧结的粉料进行第二次球磨得到经过二次球磨的粉料；

将经过二次球磨的粉料烘干后进行排塑处理，然后将排塑处理后的陶瓷坯片进行烧结，最后将冷却后的陶瓷坯片进行抛光处理和极化处理，极化完成后即可得到掺杂Cr的钛钽酸铋高居里温度压电陶瓷。

4.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述预球磨以去离子水为介质。

5.如权利要求4所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述去离子水为原料总重量的60‑80%。

6.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述预球磨用行星球磨机进行球磨，球磨速率为250‑300r/min。

7.如权利要求6所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，预球磨速率为

250 r/min。

8.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述预球磨时间为12‑15h。

9.如权利要求8所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，预球磨时间为

12h。

10.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述预球磨时每30min正反转交替进行，交替时停顿1min。

11.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，将混合粉料烘干时的烘干温度为95‑115℃，烘干时间为2‑4h。

12.如权利要求10所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，烘干温度为

110℃，烘干时间为2h。

13.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述预烧结的方法是：以4‑6 ℃/min的速率升温至750‑950℃，预烧结的保温时间为2‑4h。

14.如权利要求13所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述预烧结是以4℃/min的速率升温至900℃，预烧结的保温时间为4h。

15.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述第二次球磨以去离子水为介质，去离子水为原料总重量的60‑80%。

16.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述第二次球磨采用行星球磨机球磨，球磨速率为250‑300r/min。

17.如权利要求16所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述第二次球磨采用行星球磨机球磨，球磨速率为250r/min。

18.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述第二次球磨的球磨时间为12‑15h。

19.如权利要求18所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述第二次球磨的球磨时间为12h。

20.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述第二次球磨时每30min正反转交替进行，交替时停顿1min。

21.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述经过二次球磨的粉料取出烘干处理，烘干温度为95‑115℃；烘干时间为2‑4h。

22.如权利要求21所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，烘干温度为

110℃。

23.如权利要求21所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，烘干时间为

4h。

24.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，二次球磨的粉料烘干处理之后，加入浓度为5at%‑10at%的粘合剂，通过造粒并在120‑180MPa压力下，压成直径为10mm‑15mm、厚度1‑3mm的圆片压制成陶瓷坯片。

25.如权利要求24所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述压力为

160MPa，直径为12mm，厚度为0.8mm。

26.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述排塑处理的温度为650℃。

27.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述烧结温度为1100‑1500℃。

28.如权利要求27所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述烧结温度为1150℃。

29.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述烧结保温时间为2‑4h。

30.如权利要求29所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述烧结保温时间为3h。

31.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述烧结的升温速率为4‑6℃/min，烧结完成后使其自然冷却到室温。

32.如权利要求31所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述烧结的升温速率为4℃/min。

33.如权利要求3所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，极化处理时需要利用丝网印刷工艺被银电极，随后放入120‑200 ℃的硅油中进行极化处理；极化的电压为8‑15kV/mm；极化的时间为20‑40min。

34.如权利要求33所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述极化的电压为12 kV/mm。

35.如权利要求33所述的一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征是，所述极化的时间为30min。

36.权利要求1或2所述的一种高居里温度压电陶瓷或权利要求3‑35任一项所述的高居里温度压电陶瓷的制备方法在滤波器、传感器、电容器中的应用。

说明书

一种高居里温度压电陶瓷及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高温压电陶瓷材料技术领域，具体为一种高居里温度压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

[0002] 公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

[0003] 高温压电材料被广泛应用于航空航天、地质勘探、石油化工、汽车发动机等许多要求工作于特殊环境下的高新技术领域，如微位移驱动器、汽车电喷、振动传感器、加速度传感器等都必须使用高温压电材料。随着航空航天、地质勘探等工业的飞速发展，需要的压电器件往往要求工作在400℃以上，因此有必要寻求一种居里温度高，并且压电性能优异的压电材料。

[0004] 铋层状结构压电陶瓷是由含铋的(Bi2O2)2+层和ABO3结构的类钙钛矿层，沿铋层状2+ 2‑
结构氧化物的c轴方向有规律地相互交替排列而成的，其化学通式为(Bi2O2) (Am–1BmO3m+1) 。
铋层状结构氧化物压电陶瓷具有居里温度高、自发极化强、电阻率高、老化率低、温度稳定性好、机械品质因数高和易烧结的特点。所以，其可以适应更高温、高频和高稳定的压电应用。

[0005] 但是，发明人发现，目前发现和报道的铋层状结构压电陶瓷材料的压电性能却比较低。这是因为：铋层状材料的自发极化主要位于a‑b平面，其自发极化转向受到二维平面限制，同时，其结构具有低对称性和板状的晶体特征，使得该体系矫顽场很大，所以该体系较难极化，通常需在高温下进行。

[0006] 钛钽酸铋(Bi3TiTaO9)是m＝2的铋层状结构材料，其居里温度高达871℃，压电常数d33约为4pC/N，与实际应用相比，虽然居里温度满足高温下使用的要求，但是其压电性能还达不到应用要求。因此，如何在不降低居里温度的同时提高压电常数以获得高温范围内稳定使用的铋层状压电陶瓷材料成为本领域研究的一个重要课题。

[0007] 目前，尚未见以Cr掺杂来提高铋层状结构钛钽酸铋(Bi3TiTaO9)压电陶瓷材料性能的相关报道。

发明内容

[0008] 为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供一种高居里温度压电陶瓷及其制备方法，与现有的科学技术相比，本公开的制备技术：选择合适的球磨介质，采取搅拌烘干和密封烧成等措施，保证了陶瓷材料的细度和陶瓷坯片的均匀性，从而能够得到致密的耐高电压的陶瓷材料，随后进行极化工艺，制成的高温压电陶瓷材料可以用作高温下的检测和有某些高频、高温度稳定性要求的领域。

[0009] 具体地，本公开的技术方案如下所述：

[0010] 在本公开的第一方面，提供一种高居里温度压电陶瓷，高居里温度压电陶瓷的通式为Bi3Ti1‑xCrxTaO9，其中0

[0011] 在本公开的第二方面，提供一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，包括：

[0012] 以Bi2O3粉体(纯度99.8％)、TiO2粉体(纯度99.8％)、Cr2O3粉体(纯度99.0％)和Ta2O5粉体(纯度99.9％),按照通式Bi3Ti1‑xCrxTaO9中Bi、Ti、Ta和Cr的化学计量比进行配料，通过预球磨得到混合粉料；

[0013] 将所述的混合粉料烘干后进行预烧结，得到经过预烧结的粉料；

[0014] 将经过预烧结的粉料进行第二次球磨得到经过二次球磨的粉料；

[0015] 将经过二次球磨的粉料烘干后进行排塑处理，然后将排塑处理后的陶瓷坯片进行烧结，最后将冷却后的陶瓷坯片进行抛光处理和极化处理，极化完成后即可得到掺杂Cr的钛钽酸铋高居里温度压电陶瓷。

[0016] 在本公开的第三方面，一种高居里温度压电陶瓷和/或高居里温度压电陶瓷的制备方法在滤波器、传感器、电容器等高频、高温度稳定性工作领域中的应用。

[0017] 本公开中的一个或多个技术方案具有如下有益效果：

[0018] (1)本公开的钛钽酸铋(Bi3TiTaO9)高居里温度压电陶瓷材料，按照通式Bi3Ti1‑xCrxTaO9掺杂Cr元素，并优化掺杂元素的加入量x，其目的在于高居里温度下优化钛钽酸铋压电陶瓷材料的压电性能、进一步降低介电损耗。

[0019] (2)本公开制备的Cr掺杂的钛钽酸铋高居里温度压电陶瓷材料的d33可达17pC/N，介电损耗tanδ可低至0.19％，是未掺杂Cr的钛钽酸铋压电陶瓷材料介电损耗(tanδ＝2.78％)的近1/15；同时，其居里温度(TC＝886℃)与未掺杂Cr的钛钽酸铋压电陶瓷材料的居里温度(TC＝871℃)相比有些许提升，且本公开制备的Cr掺杂的钛钽酸铋高居里温度压电陶瓷材料在400℃时还保持了较好的温度稳定性。

[0020] (3)本公开制备的Cr掺杂的钛钽酸铋高居里温度压电陶瓷材料是一种成本低廉、绿色环保、新型的压电陶瓷材料，其在不明显降低其居里温度的前提下，提高了其压电性能，同时保持了较好的温度稳定性；其制备方法简单、易操作，于是可以投入大规模的工业生产，适用于高温、高频的工作领域。

附图说明

[0021] 构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

[0022] 以下，结合附图来详细说明本公开的实施方案，其中：

[0023] 图1为本公开实施例1中制得的高居里温度压电陶瓷的XRD衍射图；

[0024] 图2为本公开实施例1中制得的高居里温度压电陶瓷的介电常数随温度变化的曲线(频率1MHz时)；

[0025] 图3为本公开实施例3中制得的高居里温度压电陶瓷的SEM扫描电镜图片。

具体实施方式

[0026] 下面结合具体实施例，进一步阐述本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本公开而不用于限制本公开的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

[0027] 除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

[0028] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

[0029] 正如背景技术所介绍的，钛钽酸铋(Bi3TiTaO9)作为一种压电陶瓷材料，虽然居里温度(871℃)满足高温下的使用要求，但存在压电活性差等问题，为了能够在不降低居里温度的前提下，生产出成本低、压电性能相对较好的铋层状压电陶瓷材料，本公开提供了一种高居里温度压电陶瓷及其制备方法。

[0030] 在本公开的一种实施方式中，提供一种高居里温度压电陶瓷，该高居里温度压电陶瓷的通式为Bi3Ti1‑xCrxTaO9，其中0

[0031] 该压电陶瓷拥有特殊的层状结构：由ABO3结构的钙钛矿层和含铋的(Bi2O2)2+层沿铋层状结构氧化物的c轴方向有规律地相互交替排列，本公开掺杂使Cr离子取代B位的Ti离子，形成了大量的氧空位，促进了粒子间的扩散作用，使得晶粒尺寸增大，补偿了受主掺杂对压电性能的弱化，使该材料能在保持高居里温度的同时提升压电性能。

[0032] 通过掺杂Cr调控对钛钽酸铋(Bi3TiTaO9)压电陶瓷进行改进能够在保持较高居里3+ 4+
温度的同时具有较高的压电性能，原理如下：(1)Cr 掺杂取代高价的Ti ，为满足电中性条件而产生大量的氧空位，而粒子的扩散容易借助氧空位进行，所以氧空位的出现将提高钛
3+
钽酸铋陶瓷材料的致密度；(2)Cr 能够均匀溶入晶格中，降低晶界移动的活化能，导致晶粒尺寸的增大，于是与空间电荷聚集区相关的晶界相含量降低，晶界相对于畴壁运动的夹持
3+
作用减弱，补偿了受主掺杂的压电弱化特性，从而提升了陶瓷材料的d33和kp值；(3)Cr 掺杂导致的晶粒尺寸增加，有利于减少空间电荷在晶界的积聚，从而降低了介电损耗。目前，还没有以Cr掺杂来提升钛钽酸铋(Bi3TiTaO9)高温压电陶瓷的相关报道，因此，该公开有很大的意义和价值。

[0033] 在本公开的一种实施方式中，提供一种高居里温度压电陶瓷，高居里温度压电陶瓷的通式为Bi3Ti1‑xCrxTaO9，x＝0.05、0.10、0.15、0.20。

[0034] 在本公开的一种实施方式中，提供一种高居里温度压电陶瓷的制备方法，包括：

[0035] 将纯度99.8％的Bi2O3粉体、TiO2粉体、纯度99.0％的Cr2O3粉体和纯度99.9％的Ta2O5粉体，按照通式Bi3Ti1‑xCrxTaO9中各元素的化学计量比进行配料，通过预滚动球磨得到混合粉料，该步骤目的是使粉料达到一定的细度；

[0036] 将所述的混合粉料烘干后制成陶瓷大片并进行预烧结，得到经过预烧结后块状陶瓷材料，该步骤目的是使原料紧密接触，促进原子扩散和反应的加快；

[0037] 将经过预烧结的粉料进行研磨粉碎处理，随后将粉碎处理后的粉料进行第二次滚动球磨，该步骤目的是使粉碎处理的粉料达到一定的细度；

[0038] 将经过二次球磨的粉料烘干并向其中加入粘合剂，在粘合剂的作用下制粒、研碎、过筛，将过筛后的颗粒干压成型并进行排塑处理，然后将排塑处理后的陶瓷坯片进行烧结，最后将冷却后的陶瓷坯片进行抛光处理和极化处理，极化完成后即可得到掺杂Cr的钛钽酸铋高居里温度压电陶瓷。

[0039] 进一步地，所述预球磨以去离子水为介质。

[0040] 更进一步地，所述去离子水为原料总重量的60‑80％。

[0041] 进一步地，所述预球磨用行星球磨机进行球磨，球磨速率为250‑300r/min，优选的，球磨速率为250r/min。

[0042] 进一步地，所述球磨时间为12‑15h，优选的，球磨时间为12h。

[0043] 进一步地，所述球磨时每30min正反转交替进行，交替时停顿1min。

[0044] 进一步地，将混合粉料烘干时的烘干温度为95‑115℃，烘干时间为2‑4h；优选的，烘干温度为110℃，烘干时间为2h。

[0045] 进一步地，所述预烧结的方法是：以4‑6℃/min的速率升温至750‑950℃，预烧结的保温时间为2‑4h；优选的，所述预烧结的最佳条件是以4℃/min的速率升温至900℃，预烧结的保温时间为4h。

[0046] 进一步地，所述第二次球磨以去离子水为介质，去离子水为原料总重量的60‑80％。

[0047] 进一步地，所述第二次球磨采用行星球磨机球磨，球磨速率为250‑300r/min，优选的，速率为250r/min。

[0048] 进一步地，所述第二次球磨的球磨时间为12‑15h，优选的，球磨时间为12h。

[0049] 进一步地，所述第二次球磨时每30min正反转交替进行，交替时停顿1min。

[0050] 进一步地，所述经过二次球磨的粉料取出烘干处理，烘干温度为95‑115℃，优选的，所述烘干温度为110℃；烘干时间为2‑4h，优选的，烘干时间为4h。

[0051] 进一步地，二次球磨的粉料烘干处理之后，加入浓度为5％‑10at％的粘合剂，通过造粒并在120‑180MPa压力下，压成直径为10mm‑15mm、厚度1‑3mm的圆片压制成陶瓷坯片；优选的，所述压力为160MPa，直径为12mm，厚度为0.8mm。

[0052] 进一步地，所述排塑处理的温度为650℃。

[0053] 进一步地，所述烧结温度为1100‑1500℃，优选的，为1150℃；所述烧结保温时间为2‑4h，优选的，为3h；所述烧结的升温速率为4‑6℃/min，烧结完成后使其自然冷却到室温，优选的，升温速率为4℃/min。处于该烧结温度和烧结速率下，有利于提高陶瓷圆片的致密性，晶粒比较致密、晶粒均匀，提高了烧结活性，烧结效果更好。

[0054] 进一步地，极化处理时需要利用丝网印刷工艺被银电极，随后放入120‑200℃的硅油中进行极化处理；极化的电压为8‑15kV/mm，优选的，电压为12kV/mm；极化的时间为20‑40min，优选的，为30min。

[0055] 在本公开的一种实施方式中，一种高居里温度压电陶瓷和/或高居里温度压电陶瓷的制备方法在滤波器、传感器、电容器等高频、高温度稳定性工作领域中的应用。

[0056] 为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。

[0057] 实施例1

[0058] 制备符合化学组成Bi3Ti1‑xCrxTaO9，x＝0.05的高居里温度压电陶瓷。

[0059] 将分析纯的粉体原料：Bi2O3粉体(纯度99.8％)、TiO2粉体(纯度99.8％)、Cr2O3粉体(纯度99.0％)和Ta2O5粉体(纯度99.9％),按照以上化学配比配料，将称量好的原料与去离子水混合后，采用行星球磨工艺进行球磨,球磨速度250r/min，球磨时间12h，每30min正反转交替，交替时停顿1min；将球磨混合粉料放入烧结炉中，以4℃/min的速率升温到900℃，保温4h，得到预烧结的粉料；粉料粉碎后采用行星球磨工艺进行二次球磨，球磨速250r/min，球磨时间12h，每30min正反转交替，交替时停顿1min；将二次球磨后的混合湿料放入110℃烘干机中烘干4h，烘干后加入粘合剂PVA，随后进行造粒，研磨后在160MPa的压力下将其压制成直径12mm的薄圆片，并经650℃排塑处理；将排塑处理后的陶瓷坯片以4℃/min的升温速率升温到1150℃进行烧结，并在此温度下保温3h，随后自然降温至室温；将所得的陶瓷样品表面用细砂纸抛光后，得到直径12mm、厚度0.8mm的圆片，利用丝网印刷工艺进行被银处理并进行银电极的极化，随后在180℃硅油中，12kV/mm的直流电压下极化30min，即可得到目标高居里温度压电陶瓷材料。测试其压电性能后，结果如下：

[0060] d33(pC/N) εr tanδ(％) kp Qm14.2 112 0.22％ 10.00％ 980

[0061] 本实施例制备的Cr掺杂改性的钛钽酸铋压电陶瓷的XRD衍射图谱见图1，介电常数随温度变化的曲线见图2。由图2可以看出，本实施例制备的Cr掺杂改性的钛钽酸铋无铅压电陶瓷的居里温度为886℃。

[0062] 实施例2：

[0063] 制备符合化学组成Bi3Ti1‑xCrxTaO9，x＝0.10的高居里温度压电陶瓷。

[0064] 将分析纯的粉体原料Bi2O3粉体(纯度99.8％)、TiO2粉体(纯度99.8％)、Cr2O3粉体(纯度99.0％)和Ta2O5粉体(纯度99.9％)，按照以上化学配比配料，将称量好的原料与去离子水混合后，采用行星球磨工艺进行球磨,球磨速度250r/min，球磨时间12h，每30min正反转交替，交替时停顿1min；将球磨混合粉料放入烧结炉中，以4℃/min的速率升温到900℃，保温4h；粉碎后采用行星球磨工艺进行二次球磨，球磨速250r/min，球磨时间12h，每30min正反转交替，交替时停顿1min；将二次球磨后的混合湿料放入110℃烘干机中烘干4h，烘干后加入粘合剂PVA，随后进行造粒，研磨后在160MPa的压力下将其压制成直径12mm的薄圆片，并经650℃排塑处理；将排塑处理后的陶瓷坯片以4℃/min的升温速率升温到1150℃进行烧结，并在此温度下保温3h，随后自然降温至室温；将所得的陶瓷样品表面用细砂纸抛光后，得到直径12mm、厚度0.8mm的圆片，利用丝网印刷工艺进行被银处理并进行银电极的极化，随后在180℃硅油中，12kV/mm的直流电压下极化30min，即可得到目标高居里温度压电陶瓷材料。

[0065] 测试其压电性能后，结果如下：

[0066]d33(pC/N) εr tanδ(％) kp Qm
17.1 110 0.19％ 10.10％ 770

[0067] 实施例3：

[0068] 制备符合化学组成Bi3Ti1‑xCrxTaO9，x＝0.15的高居里温度压电陶瓷。

[0069] 将分析纯的粉体原料：Bi2O3粉体(纯度99.8％)、TiO2粉体(纯度99.8％)、Cr2O3粉体(纯度99.0％)和Ta2O5粉体(纯度99.9％)，按照以上化学配比配料，将称量好的原料与去离子水混合后，采用行星球磨工艺进行球磨,球磨速度250r/min，球磨时间12h，每30min正反转交替，交替时停顿1min；将球磨混合粉料放入烧结炉中，以4℃/min的速率升温到900℃，保温4h；粉碎后采用行星球磨工艺进行二次球磨，球磨速250r/min，球磨时间12h，每30min正反转交替，交替时停顿1min；将二次球磨后的混合湿料放入110℃烘干机中烘干4h，烘干后加入粘合剂PVA，随后进行造粒，研磨后在160MPa的压力下将其压制成直径12mm的薄圆片，并经650℃排塑处理；将排塑处理后的陶瓷坯片以4℃/min的升温速率升温到1150℃进行烧结，并在此温度下保温3h，随后自然降温至室温；将所得的陶瓷样品表面用细砂纸抛光后，得到直径12mm、厚度0.8mm的圆片，利用丝网印刷工艺进行被银处理并进行银电极的极化，随后在180℃硅油中，12kV/mm的直流电压下极化30min，即可得到目标高居里温度压电陶瓷材料。

[0070] 测试其压电性能后，结果如下：

[0071]d33(pC/N) εr tanδ(％) kp Qm
16.2 114 0.23％ 10.20％ 758

[0072] 本实施例制备的Cr掺杂改性的钛钽酸铋压电陶瓷的SEM扫描电镜图，见图3。从图中可以看出，Cr掺杂后的钛钽酸铋压电陶瓷材料无明显气孔，结构致密，晶界清晰，晶粒尺寸明显增大，晶粒呈现明显的各向。

[0073] 实施例4：

[0074] 制备符合化学组成Bi3Ti1‑xCrxTaO9，x＝0.20的高居里温度压电陶瓷。

[0075] 将分析纯的粉体原料：Bi2O3粉体(纯度99.8％)、TiO2粉体(纯度99.8％)、Cr2O3粉体(纯度99.0％)和Ta2O5粉体(纯度99.9％)，按照以上化学配比配料，将称量好的原料与去离子水混合后，采用行星球磨工艺进行球磨,球磨速度250r/min，球磨时间12h，每30min正反转交替，交替时停顿1min；将球磨混合湿料放入烧结炉中，以4℃/min的速率升温到900℃，保温4h；粉碎后采用行星球磨工艺进行二次球磨，球磨速250r/min，球磨时间12h，每30min正反转交替，交替时停顿1min；将二次球磨后的混合湿料放入110℃烘干机中烘干4h，烘干后加入粘合剂PVA，随后进行造粒，研磨后在160MPa的压力下将其压制成直径12mm的薄圆片，并经650℃排塑处理；将排塑处理后的陶瓷坯片以4℃/min的升温速率升温到1150℃进行烧结，并在此温度下保温3h，随后自然降温至室温；将所得的陶瓷样品表面用细砂纸抛光后，得到直径12mm、厚度0.8mm的圆片，利用丝网印刷工艺进行被银处理并进行银电极的极化，随后在180℃硅油中，12kV/mm的直流电压下极化30min，即可得到目标高居里温度压电陶瓷材料。

[0076] 测试其压电性能后，结果如下：

[0077] d33(pC/N) εr tanδ(％) kp Qm8.4 117 0.27％ 7.20％ 354

[0078] 对比例：

[0079] 制备Bi3TiTaO9钛钽酸铋高居里温度压电陶瓷材料，该对比例与实施例1的区别仅仅在于不利用Cr进行掺杂，其余制备条件与实施例1相同。

[0080] 实施例1‑4的高居里温度压电陶瓷的配方组成及性能测试结果具体见表1。

[0081] 表1实施例1‑4的掺杂Cr的钛钽酸铋高居里温度压电陶瓷的配方组成及性能测试结果：

[0082]

[0083]

[0084] 由表1可知，适量的掺杂(x≤0.20)可以降低室温下，1MHz时的介电损耗：x＝0时，tanδ＝2.78％，x＝0.05时，tanδ＝0.22％，x＝0.10时，tanδ＝0.19％，x＝0.15时，tanδ＝0.23％，x＝0.20时，tanδ＝0.27％,不难看出，随着掺杂量的不断增加，介电损耗先减小后增大，但各组份介电损耗在0.2％左右，均远低于未掺杂Cr时钛钽酸铋压电陶瓷的介电损耗，平均为未掺杂Cr时钛钽酸铋压电陶瓷介电损耗的近1/15；适量的掺杂(x≤0.20)时，各组分材料的居里温度均比未掺杂Cr时的钛钽酸铋压电陶瓷的居里温度高，说明本发明掺杂提升了钛钽酸铋压电陶瓷的居里温度：x＝0时，Tc＝871℃，x＝0.05时，Tc＝886℃，x＝0.10时，Tc＝884℃，x＝0.15时，Tc＝882℃，x＝0.20时，Tc＝880℃；适量的掺杂(x≤0.20)可以提升压电陶瓷d33值：x＝0时，d33＝4.4pC/N，x＝0.05时，d33＝14.2pC/N，x＝0.10时，d33＝
17.1pC/N，x＝0.15时，d33＝16.2pC/N，x＝0.20时，d33＝8.4pC/N,不难看出，随着掺杂量的不断增加，压电陶瓷的d33值先升高再降低，在x＝0.10时，达到最大值d33＝17.1pC/N，是未掺杂Cr时的钛钽酸铋压电陶瓷d33值的3.8倍，这说明Cr的掺杂大大改善了钛钽酸铋高居里温度压电陶瓷的压电性能。

[0085] 测试结果表明，利用本发明的方法制备的掺杂Cr的铋层状结构钛钽酸铋陶瓷圆片由于晶粒比较致密、晶粒均匀，提高了烧结活性，烧结效果更好，所以在较低的烧结温度下掺杂Cr的铋层状结构钛钽酸铋陶瓷圆片的致密性更高。掺杂Cr的铋层状结构钛钽酸铋陶瓷圆片具有较高的压电常数d33,其最高压电常数d33可达17pC/N,居里温度Tc≥880℃，常温下的介电常数可达120,同时也减小了其介电损耗，介电损耗最小为0.19％。

[0086] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。