本發明涉及無鉛壓電陶瓷材料技術領域，尤其涉及一種高機械強度鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷材料及其制備方法和應用。
背景技術：
壓電陶瓷是一類用途廣泛的功能材料，可實現機械能與電能的相互轉換。壓電陶瓷被廣泛應用于制作超聲換能器、水下聲納探測器、壓電變壓器、濾波器和壓電蜂鳴器等器件，在國民經濟、科學技術、現代國防中具有舉足輕重的地位。
傳統的鐵電壓電陶瓷材料，主要是以pb(zr,ti)o3(pzt)為基的二元系、三元系陶瓷，具有優異的電學性能。壓電陶瓷材料用于制作高性能壓電點火器件、大功率壓電變壓器材料，以及作為水下聲納探測、超聲無損探傷、探礦等用途時，必須具備優良的機械性能以適應大應力、高頻振動的需要。而傳統的pzt基壓電陶瓷在斷裂韌性和抗彎強度方面明顯不能滿足這一要求，因此對壓電陶瓷材料增韌，以獲得同時具有優良壓電性能和機械性能的陶瓷材料是當今急需解決的課題。目前對于功能陶瓷的增韌多采用自增韌及二相增韌的方式，自增韌即利用材料在燒結制備過程中自生出類似于晶須的棒狀晶粒而使材料得以韌化，二相增韌是指在陶瓷基體中加入第二相顆?；蚶w維制成陶瓷基復合材料以達到增韌目的。增韌方式大多運用材料內部在應力作用下產生的相變以及微裂紋來吸收能量以達到韌化的效果。對于純pzt基陶瓷材料，其綜合機械性能為：楊氏模量ye＝60～90gpa，維氏硬度hv＝3.0～5.0gpa，斷裂韌性kic＝0.9～1.3mpa·m1/2，彎曲強度σf＝60～80mpa。通過將pzt納米晶與微米粉體混合，采用固相燒結工藝制備的增韌pzt陶瓷材料的維氏硬度hv、斷裂韌性kic、彎曲強度σf分別可達5.11gpa、1.33mpa·m1/2、93.92mpa。雖然增韌pzt基陶瓷機械性能相對于未增韌pzt基材料提升了約20％～30％，但其電學性能相對傳統pzt陶瓷材料有明顯下降。因此在不大幅降低壓電陶瓷綜合電學性能的同時，實現陶瓷韌化以獲得優良機械性能是目前壓電陶瓷材料增韌的主要技術難題。
另一方面，pzt基材料中pbo(或pb3o4)的含量約占原料總質量的70％，這類材料在制備、使用及廢棄處理過程中都會散播有毒物質，對人類的健康及環境造成危害，這顯然有違于人類發展和環境保護的要求。因此開發環境友好型的無鉛壓電陶瓷材料，尤其是兼具優良機械性能和電學性能的無鉛陶瓷材料就顯得尤為重要和迫切。世界各國在壓電材料無鉛化的
聲明：
“高機械強度鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷材料及其制備方法和應用與流程” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：湖北大學
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2025年08月07日 ~ 09日 
