本发明涉及无铅压电陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种高机械强度铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料及其制备方法和应用。
背景技术：
压电陶瓷是一类用途广泛的功能材料，可实现机械能与电能的相互转换。压电陶瓷被广泛应用于制作超声换能器、水下声纳探测器、压电变压器、滤波器和压电蜂鸣器等器件，在国民经济、科学技术、现代国防中具有举足轻重的地位。
传统的铁电压电陶瓷材料，主要是以pb(zr,ti)o3(pzt)为基的二元系、三元系陶瓷，具有优异的电学性能。压电陶瓷材料用于制作高性能压电点火器件、大功率压电变压器材料，以及作为水下声纳探测、超声无损探伤、探矿等用途时，必须具备优良的机械性能以适应大应力、高频振动的需要。而传统的pzt基压电陶瓷在断裂韧性和抗弯强度方面明显不能满足这一要求，因此对压电陶瓷材料增韧，以获得同时具有优良压电性能和机械性能的陶瓷材料是当今急需解决的课题。目前对于功能陶瓷的增韧多采用自增韧及二相增韧的方式，自增韧即利用材料在烧结制备过程中自生出类似于晶须的棒状晶粒而使材料得以韧化，二相增韧是指在陶瓷基体中加入第二相颗粒或纤维制成陶瓷基复合材料以达到增韧目的。增韧方式大多运用材料内部在应力作用下产生的相变以及微裂纹来吸收能量以达到韧化的效果。对于纯pzt基陶瓷材料，其综合机械性能为：杨氏模量ye＝60～90gpa，维氏硬度hv＝3.0～5.0gpa，断裂韧性kic＝0.9～1.3mpa·m1/2，弯曲强度σf＝60～80mpa。通过将pzt纳米晶与微米粉体混合，采用固相烧结工艺制备的增韧pzt陶瓷材料的维氏硬度hv、断裂韧性kic、弯曲强度σf分别可达5.11gpa、1.33mpa·m1/2、93.92mpa。虽然增韧pzt基陶瓷机械性能相对于未增韧pzt基材料提升了约20％～30％，但其电学性能相对传统pzt陶瓷材料有明显下降。因此在不大幅降低压电陶瓷综合电学性能的同时，实现陶瓷韧化以获得优良机械性能是目前压电陶瓷材料增韧的主要技术难题。
另一方面，pzt基材料中pbo(或pb3o4)的含量约占原料总质量的70％，这类材料在制备、使用及废弃处理过程中都会散播有毒物质，对人类的健康及环境造成危害，这显然有违于人类发展和环境保护的要求。因此开发环境友好型的无铅压电陶瓷材料，尤其是兼具优良机械性能和电学性能的无铅陶瓷材料就显得尤为重要和迫切。世界各国在压电材料无铅化的
声明：
“高机械强度铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料及其制备方法和应用与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：湖北大学
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2025年05月16日 ~ 18日 
