一種高織構度鈦酸鍶熱電陶瓷及其制備方法
【專利摘要】本發明提出一種高織構度鈦酸鍶熱電陶瓷及其制備方法，本發明以微晶模板Sr3Ti2O7與基體粉料、有機溶劑和粘結劑混合生成最終的鈦酸鍶熱電織構陶瓷，其中，織構陶瓷的微晶模板是用碳酸鍶、二氧化鈦以及氯化鉀為原料生成形貌為片狀的Sr3Ti2O7粉體；基體粉料包括納米鈦酸鍶和氧化鉍；經過球磨制漿、流延、疊壓、熱水等靜壓、切割、燒結以及打磨拋光工序，最終生成鈦酸鍶熱電織構陶瓷。本發明的優點在于可以利用工廠現有的片式電子元件生產設備，同時制備工藝簡單，制備過程符合綠色環保的要求，所制備出的鈦酸鍶熱電陶瓷其織構度高達0.87，為提高鈦酸鍶熱電材料的熱電性能奠定了基礎。
【專利說明】一種高織構度鈦酸鍶熱電陶瓷及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料學科的熱電陶瓷領域，是一種高織構度鈦酸鍶(SrTiO3)熱電陶瓷及其制備方法。
【背景技術】
[0002]熱電材料是一類綠色環保的新能源材料，在溫差發電和熱電制冷方面具有廣泛的應用前景。利用熱電材料制備的熱電元器件具有無噪聲、無污染、體積小、重量輕、易于維護、安全可靠等優點，廣泛應用于航空航天、軍事國防、民用等眾多領域。
[0003]目前，研究較為成熟并已經部分商業應用的熱電材料多是金屬合金半導體材料(Bi2Te3, PbTe, S1-Ge等)，此類材料具有較高的熱電轉換效率，但是其在高溫(~1000K)下使用時性能不穩定、易氧化，并且原材料價格昂貴、常含對人體有害的重金屬。與之相比，氧化物熱電材料具有成本經濟、制備工藝簡單、高溫化學穩定、無毒、無污染等優點，逐漸引起人們的重視。2007年,Koumoto研究組在《Nature》上報道了可與金屬熱電材料相媲美的氧化物熱電材料鈦酸鍶，將該材料制作成二維電子氣(2DEG)結構時，其熱電優值可高達2.4，是目前氧化物熱電材料熱電優值能夠達到的最大值，從而引起國內外對于鈦酸鍶氧化物熱電材料的廣泛關注。盡管低維化能大幅度提高材料的熱電優值，但二維鈦酸鍶熱電薄膜的研究才剛剛起步，要達到大規模的實際應用，在制備工藝、結構控制、特性研究、機理分析及可能的器件應用等方面都有許多問題有待于解決。
[0004]研究發現單晶和織構化有利于降低材料的電阻率，從而提高材料的熱電性能。對于織構化的材料來說其層狀結構ab面內的電導率遠大于c軸方向的電導率，而兩個方向上的Seebeck系數無明顯的不同，這意味著晶粒取向生長的樣品將具有比晶粒隨機排列的樣品更大的功率因子。因此通過改進制備手段獲得c軸取向的晶體結構材料是提高材料熱電性能的常用途徑之一。
[0005]流延成型是織構陶瓷材料的一種重要成型方法。該方法具有設備簡單、可連續操作、行產效率高、自動化水平高、工藝穩定、坯體性能均一等一系列優點。它不僅可以用于生產高質量、超薄型功能陶瓷片，而且還可以為材料性能的優化提供新途徑。
【發明內容】
[0006]為解決現有鈦酸鍶陶瓷材料微觀組織為等軸晶結構、熱電性能不佳的問題，本發明提出一種鈦酸鍶熱電織構陶瓷及其制備方法，以提高鈦酸鍶熱電材料的熱電性能。
[0007]本發明的技術解決方案是:一種高織構度鈦酸鍶熱電陶瓷，以微晶模板Sr3Ti2O7與基體粉料、有機溶劑和粘結劑混合生成最終的鈦酸鍶熱電織構陶瓷，其中:
[0008]a.織構陶瓷的微晶模板是用純度為99.0%的碳酸鍶、分析純的二氧化鈦以及純度為99.0%的氯化鉀為原料來生成形貌為片狀的Sr3Ti2O7粉體，其配比為:1.55摩爾碳酸鍶和I摩爾二氧化鈦，氯化鉀的質量與碳酸鍶和二氧化鈦總質量相等；
[0009]b.基體粉料包括納米鈦酸鍶和分析純的氧化鉍，其原料配比為:鈦酸鍶質量與氧化鉍質量比為10:1~5:1 ;微晶模板Sr3Ti2O7為粉體總質量的10%~25% ;粘結劑為聚乙烯醇，質量為粉體總質量的30%~45% ;有機溶劑為甲苯和乙醇混合物，質量為粉體總質量的50%~60%，其中甲苯和乙醇的質量比為1:1.5~1:2。
[0010]制備高織構度鈦酸鍶熱電陶瓷的方法，將原料配比后，經過球磨制漿、流延、疊壓、熱水等靜壓、切割、燒結以及打磨拋光工序，首先制備微晶模板Sr3Ti2O7，再將微晶模板Sr3Ti2O7與基體粉料、有機溶劑和粘結劑混合生成最終的鈦酸鍶熱電織構陶瓷，其具體步驟是:
[0011]a.將分析純的碳酸鍶和二氧化鈦配比混合后，加入氯化鉀，以無水乙醇為球磨介質，球磨、烘干、研磨、預燒；
[0012]b.將預燒后的粉體經超聲波分散后清洗，經驗證無Cl—后烘干，得到微晶模板Sr3Ti2O7 ；
[0013]c.將鈦酸鍶和氧化鉍按質量配比混合后，以無水乙醇為球磨介質，球磨、烘干、研磨、預燒、二次球磨、烘干后，得到基體粉料；
[0014]d.將基體粉料與有機溶劑 、粘結劑混合后球磨，加入Sr3Ti2O7微晶模板，繼續球磨后出料；
[0015]e.漿料過濾后進行流延；
[0016]f.對膜片進行疊壓；
[0017]g.對膜片進行等靜壓；
[0018]h.將膜片切割成素坯樣片，經排膠工序后進行燒結；
[0019]1.燒結后的樣片經打磨、拋光后觀察顯微組織結構。
[0020]其中:
[0021]a.制備微晶模板Sr3Ti2O7時:球磨時間為12~24小時；預燒溫度為1250~1350°C，預燒時間為2~4小時；
[0022]b.制備基體粉料摻雜氧化鉍的鈦酸鍶時:球磨時間為6~12小時；預燒溫度為1000~1100°C，預燒時間為2~4小時；二次球磨時間為6~12小時；
[0023]c.制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷時:原始粉料的球磨時間為24~48小時；加入Sr3Ti2O7微晶模板后球磨I~3小時；流延工藝參數為:刮刀厚度為30~50 μ m，三段烘干溫區分別為:50~65°C、70~80°C和60~75°C ;疊壓機參數為上壓臺溫度40~50°C，下壓臺溫度為40~50°C，壓力為1000~1500PSI ;等靜壓的最大壓力為6000~8000PSI，時間為3000~4000秒，水溫為60~70V ;燒結溫度為1300~1400°C，保溫時間為2~16小時，氮氣氣體流量為20~80ml/min。
[0024]本發明的優點和有益效果是可以利用工廠現有的片式電子元件生產設備，無須另外購置新的設備便可完成熱電織構陶瓷的制備，同時整個制備工藝簡單，制備過程中沒有Pb等對環境造成污染的有害物質參與，達到了綠色環保的要求，同時制備出的鈦酸鍶熱電陶瓷其織構度高達0.87，為提高鈦酸鍶熱電材料的熱電性能奠定了基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]附圖1是氮氣氣氛下燒結的鈦酸鍶織構陶瓷的XRD圖譜【具體實施方式】
[0026]實施例一:
[0027]本實施例是一種熱電織構陶瓷。所述的熱電織構陶瓷是以微晶模板Sr3Ti2O7與基體粉料、有機溶劑和粘結劑混合而形成的，其中:織構陶瓷的微晶模板是用碳酸鍶、二氧化鈦以及氯化鉀為原料來制備的，其配比為:1.55摩爾碳酸鍶，I摩爾二氧化鈦，氯化鉀的質量與碳酸鍶和二氧化鈦總質量相等；基體粉料包括鈦酸鍶和氧化鉍，鈦酸鍶質量與氧化鉍質量比為10:1 ;微晶模板Sr3Ti2O7為粉體總質量的10% ;粘結劑為聚乙烯醇，質量為粉體總質量的30% ;有機溶劑為甲苯和乙醇混合物，質量為粉體總質量的50%，其中甲苯和乙醇的質量比為1: 1.5。
[0028]本實施例采用化學方法制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷。具體制備步驟為:
[0029]第一步:制備微晶模板Sr3Ti2O7
[0030]( I)將分析純的碳酸鍶和二氧化鈦配比混合后，加入氯化鉀；
[0031](2)將上述稱量好的原料置于聚乙烯球磨罐中，以無水乙醇為球磨介質，球磨12小時。將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到干燥粉料。將干燥粉料在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀，然后將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1250°C預燒2小時；
[0032](3)將預燒后的粉體經超聲波分散后用自來水和去離子水清洗，直到用AgNO3溶液檢驗沒有Cl—為止，在100°C烘干，得到微晶模板。
[0033]第二步:制備基體粉料摻雜氧化鉍的鈦酸鍶
[0034](I)將納米鈦酸鍶和分析純氧化鉍按質量比進行混合；
[0035](2)將上述稱量好的原料置于聚乙烯球磨罐中，以無水乙醇為球磨介質，球磨6小時。將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到干燥粉料。將干燥粉料在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀，然后將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1000°C預燒2小時；
[0036](3)預燒后的粉料在瑪瑙研缽中研碎后，進行二次球磨6h，將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到基體粉料。
[0037]第三步:制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷
[0038](I)將基體粉料與有機溶劑、粘結劑混合球磨24小時后，加入10質量％的Sr3Ti2O7微晶模板，繼續球磨I小時后出料；
[0039](2)漿料過200目濾網后進行流延。流延工藝參數為:刮刀厚度30 μ m，三段烘干溫區分別為:50°C、7(TC和60°C，膜片經切膜刀切割成需要尺寸；
[0040](3)將切割好的膜片放置24小時后，進行疊壓，疊壓機參數為上壓臺溫度40°C，下壓臺溫度為40°C，壓力為1000PSI ；
[0041](4)對疊壓后的膜片進行等靜壓,最大壓力為6000PSI，時間為3000秒，水溫為60 0C ；
[0042](5)等靜壓后的膜片經切割機切割成所需尺寸的素坯樣片，在600°C排膠；
[0043](6)將排膠后的陶瓷坯體在氮氣氣氛中燒結成瓷，燒結溫度為1400°C，保溫時間為2小時，氮氣氣體流量為20ml/min ；
[0044](7)燒結后的樣片經打磨、拋光后觀察顯微組織結構。
[0045]對本實施例得到的陶瓷片打磨、拋光后進行X-射線衍射分析。經測試，本實施例樣品的織構度見表1。[0046]實施例二:
[0047]本實施例是一種熱電織構陶瓷。所述的熱電織構陶瓷是以微晶模板Sr3Ti2O7與基體粉料、有機溶劑和粘結劑混合而形成的，其中:織構陶瓷的微晶模板是用碳酸鍶、二氧化鈦以及氯化鉀為原料來制備的，其配比為:1.55摩爾碳酸鍶，I摩爾二氧化鈦，氯化鉀的質量與碳酸鍶和二氧化鈦總質量相等；基體粉料包括鈦酸鍶和氧化鉍，鈦酸鍶質量與氧化鉍質量比為10:1 ;微晶模板Sr3Ti2O7為粉體總質量的15% ;粘結劑為聚乙烯醇，質量為粉體總質量的35% ;有機溶劑為甲苯和乙醇混合物，質量為粉體總質量的55%，其中甲苯和乙醇的質量比為1: 1.5。
[0048]本實施例采用化學方法制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷。具體制備步驟為:
[0049]第一步:制備微晶模板Sr3Ti2O7
[0050]( 1)將分析純的碳酸鍶和二氧化鈦配比混合后，加入氯化鉀；
[0051](2)將上述稱量好的原料置于聚乙烯球磨罐中，以無水乙醇為球磨介質，球磨12小時。將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到干燥粉料。將干燥粉料在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀，然后將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1300°C預燒2小時；
[0052](3)將預燒后的粉體經超聲波分散后用自來水和去離子水清洗，直到用AgNO3溶液檢驗沒有Cl—為止，在100°C烘干，得到微晶模板。
[0053]第二步:制備基體粉料摻雜氧化鉍的鈦酸鍶
[0054](I)將納米鈦酸鍶和分析純氧化鉍按質量比進行混合；
[0055](2)將上述稱量好的原料置于聚乙烯球磨罐中，以無水乙醇為球磨介質，球磨6小時。將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到干燥粉料。將干燥粉料在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀，然后將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1100°C預燒2小時；
[0056](3)預燒后的粉料在瑪瑙研缽中研碎后，進行二次球磨6h，將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到基體粉料。
[0057]第三步:制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷
[0058](1)將基體粉料與有機溶劑、粘結劑混合球磨24小時后，加入15質量％的Sr3Ti2O7微晶模板，繼續球磨2小時后出料；
[0059](2)漿料過200目濾網后進行流延。流延工藝參數為:刮刀厚度40 μ m，三段烘干溫區分別為:60°C、75°C和65°C，膜片經切膜刀切割成需要尺寸；
[0060](3)將切割好的膜片放置24小時后，進行疊壓，疊壓機參數為上壓臺溫度40°C，下壓臺溫度為40°C，壓力為1200PSI ；
[0061](4)對疊壓后的膜片進行等靜壓,最大壓力為6500PSI，時間為3500秒，水溫為65 0C ；
[0062](5)等靜壓后的膜片經切割機切割成所需尺寸的素坯樣片，在600°C排膠；
[0063](6)將排膠后的陶瓷坯體在氮氣氣氛中燒結成瓷，燒結溫度為1400°C，保溫時間為4小時，氮氣氣體流量為40ml/min ；
[0064](7)燒結后的樣片經打磨、拋光后觀察顯微組織結構。
[0065]對本實施例得到的陶瓷片打磨、拋光后進行X-射線衍射分析。經測試，本實施例樣品的織構度見表1。
[0066]實施例三:[0067]本實施例是一種熱電織構陶瓷。所述的熱電織構陶瓷是以微晶模板Sr3Ti2O7與基體粉料、有機溶劑和粘結劑混合而形成的，其中:織構陶瓷的微晶模板是用碳酸鍶、二氧化鈦以及氯化鉀為原料來制備的，其配比為:1.55摩爾碳酸鍶，I摩爾二氧化鈦，氯化鉀的質量與碳酸鍶和二氧化鈦總質量相等；基體粉料包括鈦酸鍶和氧化鉍，鈦酸鍶質量與氧化鉍質量比為5:1 ;微晶模板Sr3Ti2O7為粉體總質量的20% ;粘結劑為聚乙烯醇，質量為粉體總質量的40% ;有機溶劑為甲苯和乙醇混合物，質量為粉體總質量的55%，其中甲苯和乙醇的質量比為1:2。
[0068]本實施例采用化學方法制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷。具體制備步驟為:
[0069]第一步:制備微晶模板Sr3Ti2O7
[0070]( I)將分析純的碳酸鍶和二氧化鈦配比混合后，加入氯化鉀；
[0071](2)將上述稱量好的原料置于聚乙烯球磨罐中，以無水乙醇為球磨介質，球磨24小時。將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到干燥粉料。將干燥粉料在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀，然后將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1300°C預燒4小時；
[0072](3)將預燒后的粉體經超聲波分散后用自來水和去離子水清洗，直到用AgNO3溶液檢驗沒有Cl—為止，在100°C烘干，得到微晶模板。
[0073]第二步:制備基體粉料摻雜氧化鉍的鈦酸鍶
[0074](I)將納米鈦酸鍶和分析純氧化鉍按質量比進行混合；
[0075](2)將上述稱量好的原料置于聚乙烯球磨罐中，以無水乙醇為球磨介質，球磨12小時。將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到干燥粉料。將干燥粉料在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀，然后將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1000°c預燒4小時；
[0076](3)預燒后的粉料在瑪瑙研缽中研碎后，進行二次球磨12h，將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到基體粉料。
[0077]第三步:制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷
[0078](I)將基體粉料與有機溶劑、粘結劑混合球磨48小時后，加入20質量％的Sr3Ti2O7微晶模板，繼續球磨2小時后出料；
[0079](2)漿料過200目濾網后進行流延。流延工藝參數為:刮刀厚度50 μ m，三段烘干溫區分別為:65°C、80°C和70°C，膜片經切膜刀切割成需要尺寸；
[0080](3)將切割好的膜片放置24小時后，進行疊壓，疊壓機參數為上壓臺溫度45°C，下壓臺溫度為45°C，壓力為1200PSI ；
[0081](4)對疊壓后的膜片進行等靜壓，壓力為7000PSI，時間為3500秒，水溫為70°C ；
[0082](5)等靜壓后的膜片經切割機切割成所需尺寸的素坯樣片，在600°C排膠；
[0083](6)將排膠后的陶瓷坯體在氮氣氣氛中燒結成瓷，燒結溫度為1300°C，保溫時間為8小時，氮氣氣體流量為60ml/min ；
[0084](7)燒結后的樣片經打磨、拋光后觀察顯微組織結構。
[0085]對本實施例得到的陶瓷片打磨、拋光后進行X-射線衍射分析。經測試，本實施例樣品的織構度見表1。`
[0086]實施例四:
[0087]本實施例是一種熱電織構陶瓷。所述的熱電織構陶瓷是以微晶模板Sr3Ti2O7與基體粉料、有機溶劑和粘結劑混合而形成的，其中:織構陶瓷的微晶模板是用碳酸鍶、二氧化鈦以及氯化鉀為原料來制備的，其配比為:1.55摩爾碳酸鍶，I摩爾二氧化鈦，氯化鉀的質量與碳酸鍶和二氧化鈦總質量相等；基體粉料包括鈦酸鍶和氧化鉍，鈦酸鍶質量與氧化鉍質量比為5:1 ;微晶模板Sr3Ti2O7為粉體總質量的25% ;粘結劑為聚乙烯醇，質量為粉體總質量的45% ;有機溶劑為甲苯和乙醇混合物，質量為粉體總質量的60%，其中甲苯和乙醇的質量比為1:2。
[0088]本實施例采用化學方法制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷。具體制備步驟為:
[0089]第一步:制備微晶模板Sr3Ti2O7
[0090]( I)將分析純的碳酸鍶和二氧化鈦配比混合后，加入氯化鉀；
[0091](2)將上述稱量好的原料置于聚乙烯球磨罐中，以無水乙醇為球磨介質，球磨24小時。將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到干燥粉料。將干燥粉料在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀，然后將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1350°C預燒4小時；
[0092](3)將預燒后的粉體經超聲波分散后用自來水和去離子水清洗，直到用AgNO3溶液檢驗沒有Cl—為止，在100°C烘干，得到微晶模板。
[0093]第二步:制備基體粉料摻雜氧化鉍的鈦酸鍶
[0094](I)將納米鈦酸鍶和分析純氧化鉍按質量比進行混合；
[0095](2)將上述稱量好的原料置于聚乙烯球磨罐中，以無水乙醇為球磨介質，球磨12小時。將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到干燥粉料。將干燥粉料在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀，然后將粉末狀的粉料置于剛玉坩堝中在1100°c預燒4小時；
[0096](3)預燒后的粉料 在瑪瑙研缽中研碎后，進行二次球磨12h，將球磨后的濕料置于烘箱內，在60°C下烘干，得到基體粉料。
[0097]第三步:制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷
[0098](I)將基體粉料與有機溶劑、粘結劑混合球磨48小時后，加入25質量％的Sr3Ti2O7微晶模板，繼續球磨3小時后出料；
[0099](2)漿料過200目濾網后進行流延。流延工藝參數為:刮刀厚度50 μ m，三段烘干溫區分別為:65°C、80°C和75°C，膜片經切膜刀切割成需要尺寸；
[0100](3)將切割好的膜片放置24小時后，進行疊壓，疊壓機參數為上壓臺溫度45°C，下壓臺溫度為45°C，壓力為1500PSI ；
[0101](4)對疊壓后的膜片進行等靜壓，壓力為8000PSI，時間為4000秒，水溫為70°C ；
[0102](5)等靜壓后的膜片經切割機切割成所需尺寸的素坯樣片，在600°C排膠；
[0103](6)將排膠后的陶瓷坯體在氮氣氣氛中燒結成瓷，燒結溫度為1300°C，保溫時間為16小時，氮氣氣體流量為80ml/min ；
[0104](7)燒結后的樣片經打磨、拋光后觀察顯微組織結構。
[0105]對本實施例得到的陶瓷片打磨、拋光后進行X-射線衍射分析。經測試，本實施例樣品的織構度見表1。
[0106]采用荷蘭V Pert MPB PRO型X射線衍射(X_ray diffraction, XRD)儀分析樣品的物相組成，并計算SrTiO3熱電織構陶瓷的織構度f，織構度的計算公式如下所示:
[0107]f= (P-Po)/ (I"Po)
[0108]式中，Ρ=(Ι(_+Ι_))/ Σ 1_，I是所對應XRD峰的相對強度，P。為晶粒自由取向陶瓷的P值。f取值范圍為0〈f〈i，f越大陶瓷的織構度越高，即晶粒擇優取向程度越大。[0109]表1實施例1~4中樣品的織構度
[0110]
【權利要求】
1.一種高織構度鈦酸鍶熱電陶瓷，其特征在于:以微晶模板Sr3Ti2O7與基體粉料、有機溶劑和粘結劑混合生成最終的鈦酸鍶熱電織構陶瓷，其中: A、織構陶瓷的微晶模板是用純度為99.0%的碳酸鍶、分析純的二氧化鈦以及純度為99.0%的氯化鉀為原料來生成形貌為片狀的Sr3Ti2O7粉體，其配比為:1.55摩爾碳酸鍶和I摩爾二氧化鈦，氯化鉀的質量與碳酸鍶和二氧化鈦總質量相等； B、基體粉料包括納米鈦酸鍶和分析純的氧化鉍，其原料配比為:鈦酸鍶質量與氧化鉍質量比為10:1~5:1 ;微晶模板Sr3Ti2O7為粉體總質量的10%~25% ;粘結劑為聚乙烯醇，質量為粉體總質量的30%~45% ;有機溶劑為甲苯和乙醇混合物,質量為粉體總質量的50%~60%，其中甲苯和乙醇的質量比為1:1.5~2。
2.一種制備如權利要求1所述高織構度鈦酸鍶熱電陶瓷的方法，其特征在于:將原料配比后，經過球磨制漿、流延、疊壓、熱水等靜壓、切割、燒結以及打磨拋光工序，首先制備微晶模板Sr3Ti2O7，再將微晶模板Sr3Ti2O7與基體粉料、有機溶劑和粘結劑混合生成最終的鈦酸鍶熱電織構陶瓷，其具體步驟是: A、將分析純的碳酸鍶和二氧化鈦配比混合后，加入氯化鉀，以無水乙醇為球磨介質，球磨、烘干、研磨、預燒； B、將預燒后的粉體經超聲波分散后清洗，經驗證無Cl—后烘干，得到微晶模板Sr3Ti2O7 ； C、將鈦酸鍶和氧化鉍按質量配比混合后，以無水乙醇為球磨介質，球磨、烘干、研磨、預燒、二次球磨、烘干后，得到基體粉料； D、將基體粉料與有機溶劑、粘結劑混合后球磨，加入Sr3Ti2O7微晶模板，繼續球磨后出料； E、漿料過濾后進行流延； F、對膜片進行疊壓； G、對膜片進行等靜壓； H、將膜片切割成素坯樣片，經排膠工序后進行燒結； 1、燒結后的樣片經打磨、拋光后觀察顯微組織結構。
3.如權利要求2所述的制備高織構度鈦酸鍶熱電陶瓷的方法，特征在于: A、制備微晶模板Sr3Ti2O7時:球磨時間為12~24小時；預燒溫度為1250~1350°C，預燒時間為2~4小時； B、制備基體粉料摻雜氧化鉍的鈦酸鍶時:球磨時間為6~12小時；預燒溫度為1000~1100°C，預燒時間為2~4小時；二次球磨時間為6~12小時； C、制備鈦酸鍶熱電織構陶瓷時:原始粉料的球磨時間為24~48小時；加入Sr3Ti2O7微晶模板后球磨I~3小時；流延工藝參數為:刮刀厚度為30~50 μ m,三段烘干溫區分別為:50~65°C、70~80°C和60~75°C ;疊壓機參數為上壓臺溫度40~50°C，下壓臺溫度為40~50°C，壓力為1000~1500PSI ;等靜壓的最大壓力為6000~8000PSI，時間為3000~4000秒，水溫為60~70°C ;燒結溫度為1300~1400°C，保溫時間為2~16小時，氮氣氣體流量為20~80ml/min。
【文檔編號】C04B35/622GK103664164SQ201310648927
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】高峰, 李金錦, 黃茜茜, 楊圣杰, 胡國辛, 張大帥 申請人:西北工業大學