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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明属于压电陶瓷材料技术领域，具体涉及一种Mn掺杂PIN‑PSN‑PT硬性压电陶瓷及其制备方法，所述硬性压电陶瓷的组成通式为1‑x‑yPbIn12Nb12O3‑xPbSc12Nb12O3‑yPbTiO3‑zMn，其中0.385≤x≤0.405、0.405≤y≤0.425、0.015≤z≤0.025。首先通过B位阳离子前驱体法合成ScNbO4、InNbO4前驱粉，再以ScNbO4、InNbO4、TiO2、锰源、铅源为原料，经过煅烧得到PIN‑PSN‑PT‑Mn粉体，最后经过研磨造粒、干压成型、排胶烧结、被银极化等工艺，得到所述硬性压电陶瓷。通过材料体系优化和相结构调控，有效削弱了压电材料各性能参数之间的相互制约关系，并将三方‑四方铁电相变温度控制在室温以下，在具备高Qm和高d33的同时，可以保持良好的温度稳定性，有望在共振式压电马达、压电变压器、超声波换能器等高功率压电器件领域得到广泛应用。

主权项：1.一种Mn掺杂PIN-PSN-PT硬性压电陶瓷，其特征在于，所述的Mn掺杂硬性压电陶瓷材料具有如下组成通式：1-x-yPbIn12Nb12O3-xPbSc12Nb12O3-yPbTiO3-zMn，其中，0.385≤x≤0.405、0.405≤y≤0.425、0.015≤z≤0.025；Mn掺杂PIN-PSN-PT硬性压电陶瓷采用B位阳离子前驱体法结合高温固相反应合成法制备，具体包括以下步骤：步骤1，按照化学通式1-x-yPbIn12Nb12O3-xPbSc12Nb12O3-yPbTiO3-zMn的化学计量比称量ScNbO4前驱粉、InNbO4前驱粉、TiO2、锰源以及铅源，经过球磨混合均匀并干燥后，在800-900℃下煅烧1-8h，得到PbIn12Nb12O3-PbSc12Nb12O3-PbTiO3-Mn粉体；ScNbO4、InNbO4前驱粉制备包括以下步骤：分别按照化学通式ScNbO4、InNbO4的化学计量比称量钪源、铟源以及铌源，经过球磨混合均匀，将混合均匀的原料干燥后，分别在1150-1250℃和1050-1150℃下煅烧1-8h，得到ScNbO4前驱粉和InNbO4前驱粉；步骤2，将步骤1中得到的PbIn12Nb12O3-PbSc12Nb12O3-PbTiO3-Mn粉体放入球磨罐中球磨，经过球磨混合均匀并干燥后，加入粉体质量1wt%-2wt%的聚乙烯醇作为粘接剂，造粒过筛并在2-10MPa的压力下干压成型，得到陶瓷生坯；步骤3，将陶瓷生坯置于PIN-PSN-PT粉体中，在距离生坯1-3cm处放置铅补偿片，盖上坩埚，以提供富铅气氛；经过加热排胶和烧结后，得到所述Mn掺杂PIN-PSN-PT硬性压电陶瓷；先在550℃-650℃保温1-8h进行排胶，再以3-5℃min的升温速率升温至1200-1300℃，保温2-4h进行烧结。

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