专利名称：压电陶瓷材料、烧结体、压电陶瓷器件及其制备方法自1954年人们发现了 PZT锆钛酸铅压电陶瓷后，美国、日本、荷兰等许多国家对压电陶瓷系统进行了详尽的研究，并且随着研制的深入派生出了一系列性能优越的PZT压电陶瓷材料，压电陶瓷材料的应用范围也大大拓展。其中以锆钛酸铅为基础，用多种元素改进的三元系、四元系压电陶瓷也都应运而生，在1965年日本松下电气公司把Pb (Mgl73Nb273) O3作为第三组分加入到PZT中制成了第一种三元系陶瓷，经研究发现在这种三元系压电陶瓷中添加一些氧化物后不但可以提高机电耦合系数KP和高机械品质因数Qm，还可以使频率常数和老化特性得到改善。三元系陶瓷比二元系陶瓷具有更为优越的性能，可以大幅度地调节可供选择的组成成份和压电性，容易获得高机电耦合数的接收型材料。由于压电陶瓷应用范围的扩展，不同用途的器件对压电陶瓷材料性能要求越来越高，压电陶瓷材料的质量甚至成为某些领域的发展瓶颈。例如超声波清洗换能器与医用超声波换能器、压电陶瓷变压器与压电陶瓷扬声器的变革与发展均与压电陶瓷材料存在直接的联系。因此，要使压电振子产品拥有更好的质量和更优越的性能，研发压电陶瓷材料及器件是保证广品质量提闻的关键。大量研究表明各种驰豫铁电体固溶物与PZT陶瓷组合以及对这种系统的压电陶瓷进行离子置换和掺杂改性 ，可获得高介电、高压电性能，并在三元系的基础上发展了更为复杂的四元系、五元系陶瓷材料，使压电陶瓷的研究前景更为广阔。 压电元器件日益多元化和复杂化的要求，也不能满足其对高压电系数的要求。因此，本发明的目的是提供一种能满足机电耦合系数小、谐振电阻小及压电系数高的压电陶瓷材料，以及提供通过这些压电陶瓷材料烧制形成的烧结体及各种压电陶瓷器件。
本发明主要解决的技术问题是现有压电陶瓷材料压电系数低不能满足压电陶瓷器件需求的问题。为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种压电陶瓷材料，其含有铅、锆和钛的复合氧化物，所述压电陶瓷材料含有用化学通式PbaBaw(NbbSbbSiv2b)xZryTi1TyO3表示且满足如下关系的主要组分:0.8彡a彡0.95,0.1 ^ b ^ 0.2,0.03彡x彡0.1，0.45 彡 y 彡 0.55。在本发明的一较佳实施例中，所述压电陶瓷材料通过铌、锑、钡、锶相的掺杂形成。一种压电烧结体，所述压电烧结体是在1150摄氏度至1200摄氏度高温环境中保温3小时烧制压电陶瓷材料，所述压电陶瓷材料至少含有铅、锆和钛的复合氧化物，所述压电陶瓷材料含有用化学通式PbaBaw(NbbSbbSiv2b)xZryTi1TyO3表示且满足如下关系的主要组分:0.8 ≤ a≤ 0.95，0.I ≤ b ≤ 0.2，0.03 ≤ X ≤ 0.1，0.45 ≤ y ≤ 0.55。一种压电陶瓷器件，采用压电陶瓷材料加工而成，所述压电陶瓷材料至少含有铅、锆和钛的复合氧化物，所述压电陶瓷材料含有用化学通式PbaBah(NbbSbbSr1^2b),ZryTi1^yO3表示且满足如下关系的主要组分:0.8 ≤ a ≤ 0.95，0.1 ≤ b ≤ 0.2，0.03 ≤ X ≤ 0.1，0.45 ≤ y ≤ 0.55，还包括至少包含铅、锆和钛的复合氧化物，并通过铌、钡、锶相的掺杂形成。一种压电陶瓷材料制造压电陶瓷的制备方法，其包括如下步骤:配料:提供主要组分及添加成分并分别烘干；混料:按照重量配比混合以形成含有Pb、Zr、T1、Nb、Sb、Sr、Ba的氧化物或者碳酸盐的混合物并烘干；合成:将上述混料后的混合物在1000摄氏度至1050摄氏度高温环境中煅烧以合成；粉碎:粉碎上述煅烧后合成混合物，以得到粉末并烘干；制浆:向上述粉碎后的粉末中加入粘结剂、增塑剂、分散剂、溶剂并混合以形成陶瓷浆料；成型:除泡后流延形成陶瓷薄膜；叠置:将成型后的陶瓷薄膜层叠设置形成层压产物；烧结:在1150摄氏度至1200摄氏度环境中保温三小时烧制所述层压产物形成烧结产物；被电极及极化处理:将上述烧结产物被电极，同时施行电极极化得到压电陶瓷。在本发明的一较佳实施例中，所述合成步骤是在1000摄氏度至1050摄氏度高温环境中煅烧环境中煅烧3小时以上以合成。在本发明的一较佳实施例中，所述粉碎步骤是通过球磨粉碎方式实现对所述煅烧后混合物进行粉碎。在本发明的一较佳实施例中，所述粉碎步骤得到粒度分布的中位数在I微米以下的粉末。相较于相关技术，本发明的压电陶瓷材料具有较佳的压电系数，其中d33高达780pC/N, d31也高至360pC/N，这可以使得压电元器件在保持形变量不变的前提下，降低输入电压，从而降低对整机的要求；或者使压电元器件在保持输入电压不变的前提下，提高能量转换效率，获得更大的形变。所述压电陶瓷材料的制备方法工艺简单、配方可调、可用于批量工业化生产和利用逆压电效应产生形变的各种压电元器件。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
图1是本发明压电陶瓷材料的结构相图。图2是图1所示压电陶瓷材料的电滞回线示意图。

或者碳酸盐的混合物并烘干。对应通过球磨机混合各原材料组分以形成至少含有Pb、Zr、T1、Nb、Sb、Sr和Ba的氧化物的混合物。按化学配比配料以后，使用行星式球磨机将各种配料混合均匀。业界通常采用的是水平方向转动球磨方式，当然也可以选用震动球磨及气流粉碎法等混合方法。步骤S3，合成:将上述混料后的混合物在1000摄氏度至1050摄氏度高温环境中煅烧环境中煅烧3小时以上以合成。步骤S4，粉碎:粉碎上述煅烧后合成混合物，以得到粉末并烘干。其中所述粉碎步骤是通过球磨粉碎方式实现对所述煅烧后混合物进行粉碎，且所述粉碎步骤得到粒度分布的中位数在I微米以下的粉末。步骤S5，制浆:向上述粉碎后的粉末中加入粘结剂、增塑剂、分散剂、溶剂并混合以形成陶瓷浆料。其中 ，所述制浆所加入的粘结剂、增塑剂、分散剂、溶剂如下表I所示。表I


本发明提供一种压电陶瓷材料，其至少含有铅、锆和钛的复合氧化物，所述压电陶瓷材料含有用化学通式PbaBa1-a(NbbSbbSr1-2b)xZryTi1-x-yO3表示且满足如下关系的主要组分0.8≤a≤0.95，0.1≤b≤0.2，0.03≤x≤0.1，0.45≤y≤0.55。本发明的压电陶瓷材料具有高压电系数，在保持形变量不变的前提下，降低输入电压，或者使压电元器件在保持输入电压不变的前提下，提高能量转换效率，获得更大的形变。同时本发明还提供上述压电陶瓷材料的制备方法、压电陶瓷烧结体及采用所述压电陶瓷材料的器件，所述制备方法工艺简单、配方可调、利于批量工业化生产。