一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法与流程

本发明涉及一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法，属于材料学科的无铅铁电陶瓷领域。

背景技术：

随着社会可持续发展进程的加快和人类环保意识的提高，铁电材料的无铅化发展已是必然趋势。钨青铜结构的铌酸锶钠（nasr2nb5o15）单晶具有性能各向异性，在<001>方向具有良好的铁电、压电、热释电性能和强的光折射效应。单晶的性能虽然较好，但所需原料贵、单晶生长耗时长、成本高，且又存在生长条件的控制要求严格等一系列的问题，使得晶体质量不好控制，而陶瓷材料和单晶铁电材料相比，则具有容易加工成各种不同尺寸和形状的制品、控制组成性质的可变范围较宽、成本较低等优点，因而钨青铜结构铌酸锶钠陶瓷是无铅铁电材料研究的一个重要体系。人们希望通过陶瓷材料结构的设计与剪裁，来获得具有类似单晶优势方向铁电性能的新型陶瓷材料，并进一步期望这种低成本的陶瓷可以在社会生活中得到应用。

由于形貌各向异性的铌酸锶钠微晶难以合成，直接限制了铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的发展。2012年，l.wei等人[l.wei,etal.fabricationoftexturedsr2na0.9k0.1nb5o15ceramics:anisotropyinstructuresandelectricalproperties[j].j.eur.ceram.soc.2012,32:3773-3780]利用铌酸锶钾微晶作模板，通过流延工艺结合模板籽晶生长法制备了铌酸锶钠基织构陶瓷，尽管合成了晶粒取向的铌酸锶钠基陶瓷，但是与晶粒取向随机分布陶瓷的电性能相比，铌酸锶钠织构陶瓷的电性能反而大幅度下降，这可能是因为微晶模板中杂质k离子较多造成的，由此看来，要想制备出高性能的铌酸锶钠织构陶瓷，使用与其化学组成相同的铌酸锶钠微晶作模板成为必须条件。

技术实现要素：

为解决现有铁电陶瓷因含铅而给环境造成污染，以及实现陶瓷化学成分及微观组织结构调控等问题，本发明提出了一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法。

本发明中，分别流延基体和微晶膜片，通过叠层复合成型，结合烧结技术，制备晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷。微晶膜片的原料均为一维颗粒，在涂刷流延过程中，由于颗粒之间的相互剪切力作用，使得微晶很容易定向排布。因此，与常规流延成型制备织构陶瓷相比，在保证陶瓷晶粒取向的前提下，本发明对微晶长度要求较低。使用的微晶尺寸较小，则可制备出致密陶瓷。这是因为，高温时基体细粉中的大尺寸微晶会发生晶粒异常生长（该现象对陶瓷试样具有致命的破坏作用），晶粒异常生长程度随着微晶尺寸的减小而降低，最终趋于晶粒正常生长。另外，本发明使用的基体和微晶化学成分相同，由于晶格匹配，可以发生外延生长，进而促进晶粒取向度增加。由此可见，本发明创造性的将化学成分相同的基体和微晶分开流延成膜片，不仅可以制备出晶粒取向的致密铌酸锶钠陶瓷，通过复合叠层设计，还能实现陶瓷微观组织结构的调控。

本发明提供了一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：合成铌酸钠（nanbo3）粉体：所述合成铌酸钠基体粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸钠和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h；

所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干；将烘干的粉料研磨；将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至750℃~850℃，并保温1h~4h，对研磨后的粉料进行煅烧；煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体；

步骤2：合成铌酸锶（srnb2o6）粉体：所述合成铌酸锶粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h；所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1050℃~1200℃，并保温1h~4h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体。

步骤3：合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体：

所述合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体的具体过程是：将上述铌酸钠和铌酸锶按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨10h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为2:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1250℃~1350℃，并保温1h~6h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸锶钠基体。

步骤4：合成柱状铌酸锶钠（nasr2nb5o15）微晶粉体。所述合成柱状铌酸锶钠微晶粉体的具体过程是：

（1）配料；将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量并混合均匀，得到氧化物混合物；将氯化钠和氯化钾按摩尔比1:1~2:1的比例称量并混合均匀，得到所需的熔盐；将得到的氧化物混合物与熔盐混合均匀，得到原料混合物；所述熔盐的质量与氧化物混合物的质量比为4:1~8:1；将称量好的原料混合物置于聚四氟乙烯球磨罐中；

（2）球磨；在聚乙烯球磨罐中加入无水乙醇在球磨机上球磨10h；所述无水乙醇与置于聚四氟乙烯球磨罐中的原料混合物的质量比为1.5:1；

（3）烘干；将球磨后的湿料置于烘箱内，在60℃下烘干12h，得到干燥粉料；

（4）煅烧；将得到的干燥粉料置于刚玉坩埚中在1150~1300℃煅烧2h～6h，生成含有熔盐的柱状铌酸锶钠微晶粉体；

（5）洗涤；煅烧后的粉料在100℃蒸馏水中反复洗涤并过滤，直至在滤液中检测不出氯离子；在80℃下烘干洗涤后的粉料，得到柱状的铌酸锶钠微晶粉体。

步骤5：制备铌酸锶钠基体膜片：所述制备铌酸锶钠基体膜片的具体过程是：

(1)将铌酸锶钠基体粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨24小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的1~2倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠基体粉体重量的20~60％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为3cm/s~6cm/s，厚度为40μm~60μm，烘干温度分别为：40℃～70℃。

步骤6：制备铌酸锶钠微晶膜片：所述制备铌酸锶钠微晶膜片的具体过程是：

(1)将柱状铌酸锶钠微晶粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨12小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的1~2倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠微晶粉体重量的20~60％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为1cm/s~3cm/s，厚度为40μm~60μm，烘干温度分别为：40℃～70℃。

步骤7：制备铌酸锶钠陶瓷素坯体：所述制备铌酸锶钠素坯体的具体过程是：

(1)将得到的铌酸锶钠基体和微晶膜片切割成长24mm，宽10mm的长方形基体片和长方形微晶片。

(2)将得到的长方形基体片和微晶片在室温条件下放置24小时后，通过压片机进行叠层压制。叠层时，基体片平均分布到微晶片中，基体片层数含量为微晶片的0~4倍。压力为8~16mpa，保压时间为10~30min。

(3)叠层压制后的膜片经切割机切割成所需尺寸的素坯体。

步骤8：制备晶粒取向铌酸锶钠陶瓷：所述制备铌酸锶钠陶瓷的具体过程是：

(1)将所述素坯从室温通过4h升温至100℃，并保温1h，然后再通过4h升温至200℃，并保温2h。当保温结束后继续在18h升温至600℃，并保温4h。保温结束后，经过12h的降温，使所述素坯样片的温度达到80℃，然后随炉温冷却至室温，得到排胶后的试样。

(2)将排胶后的试样置于高温箱式炉内，以5℃/min的升温速率将高温箱式炉升温至1220℃~1320℃，对所述排胶后的样片烧结1h~6h，得到烧结后的试样。

(3)烧结后的试样经打磨，抛光后进行密度、微观结构、织构度测试，被银后进行电性能测试。

本发明的有益效果：

本发明提出的晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法是使用熔盐法合成的柱状铌酸锶钠微晶粉体和固相法合成的铌酸锶钠基体粉料为原料，分别将这两种粉体与有机溶剂和粘结剂混合，获得具有一定粘度的浆料，进行涂刷流延成膜片，然后将基体膜片与微晶膜片按一定数量比叠层成型为块状坯体，最后通过烧结获得晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷。本发明在未使用任何助烧剂的情况下制备出织构度和密度都较高的铌酸锶钠无铅铁电陶瓷，步骤简便，配方偏差小，以及产品的重现性和稳定性好，易于产业化。此外，可以利用工厂现有的片式电子元件生产设备，无须另外购置新的设备便可完成无铅铁电织构陶瓷的制备。

附图说明

图1是实施例1所得柱状铌酸锶钠微晶粉体的xrd图谱。

图2是实施例1所得柱状铌酸锶钠微晶粉体的sem形貌。

图3是实施例3基体膜片层为微晶膜片层数量的1.5倍时陶瓷试样平行流延方向的sem照片。

图4是实施例3基体膜片层为微晶膜片层数量的1.5倍时陶瓷试样垂直流延方向的sem照片。

图5是不同铌酸锶钠基体膜片层含量（x=0~4）的xrd图谱。

图6是不含基体膜片层（x=0）时陶瓷试样平行流延方向的sem照片。

图7是不含基体膜片层（x=0）时陶瓷试样垂直流延方向的sem照片。

图8是不含基体膜片层（x=0）时陶瓷试样的介电温度谱线。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

本实施例是一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法，其具体过程是：

步骤1：合成铌酸钠（nanbo3）粉体。所述合成铌酸钠基体粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸钠和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至750℃，并保温4h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体。

步骤2：合成铌酸锶（srnb2o6）粉体。所述合成铌酸锶粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1050℃，并保温3h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体。

步骤3：合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体。所述合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体粉体的具体过程是：将上述铌酸钠和铌酸锶按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨10h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为2:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1250℃，并保温6h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸锶钠基体。

步骤4：合成柱状铌酸锶钠（nasr2nb5o15）微晶粉体。所述合成柱状铌酸锶钠微晶粉体的具体过程是：

（1）配料；将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量并混合均匀，得到氧化物混合物；将氯化钠和氯化钾按摩尔比1:2的比例称量并混合均匀，得到所需的熔盐；将得到的氧化物混合物与熔盐混合均匀，得到原料混合物；所述熔盐的质量与氧化物混合物的质量比为4:1；将称量好的原料混合物置于聚四氟乙烯球磨罐中；

（2）球磨；在聚乙烯球磨罐中加入无水乙醇在球磨机上球磨10h；所述无水乙醇与置于聚四氟乙烯球磨罐中的原料混合物的质量比为1.5:1；

（3）烘干；将球磨后的湿料置于烘箱内，在60℃下烘干12h，得到干燥粉料；

（4）煅烧；将得到的干燥粉料置于刚玉坩埚中在1150℃煅烧6h，生成含有熔盐的柱状铌酸锶钠微晶粉体；

（5）洗涤；煅烧后的粉料在100℃蒸馏水中反复洗涤并过滤，直至在滤液中检测不出氯离子；在80℃下烘干洗涤后的粉料，得到柱状的铌酸锶钠微晶粉体。

步骤5：制备铌酸锶钠基体膜片。所述制备铌酸锶钠基体膜片的具体过程是：

(1)将铌酸锶钠基体粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨24小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的1倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠基体粉体重量的20％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为3cm/s，厚度为60μm，烘干温度分别为：40℃。

步骤6：制备铌酸锶钠微晶膜片。所述制备铌酸锶钠微晶膜片的具体过程是：

(1)将柱状铌酸锶钠微晶粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨12小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的1倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠微晶粉体重量的20％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为3cm/s，厚度为60μm，烘干温度分别为：40℃。

步骤7：制备铌酸锶钠陶瓷素坯体。所述制备铌酸锶钠素坯体的具体过程是：

(1)将得到的铌酸锶钠基体和微晶膜片切割成长24mm，宽10mm的长方形基体片和长方形微晶片。

(2)将得到的长方形基体片和微晶片在室温条件下放置24小时后，通过压片机进行叠层压制。叠层时，基体片平均分布到微晶片中，基体片层数含量为微晶片的1倍。压力为8mpa，保压时间为30min。

(3)叠层压制后的膜片经切割机切割成所需尺寸的素坯体。

步骤8：制备晶粒取向铌酸锶钠陶瓷。所述制备铌酸锶钠陶瓷的具体过程是：

(1)将所述素坯从室温通过4h升温至100℃，并保温1h，然后再通过4h升温至200℃，并保温2h。当保温结束后继续在18h升温至600℃，并保温4h。保温结束后，经过12h的降温，使所述素坯样片的温度达到80℃，然后随炉温冷却至室温，得到排胶后的试样。

(2)将排胶后的试样置于高温箱式炉内，以5℃/min的升温速率将高温箱式炉升温至1220℃，对所述排胶后的样片烧结6h，得到烧结后的试样。

(3)烧结后的试样经打磨，抛光后进行密度、微观结构、织构度测试，被银后进行电性能测试。

图1和图2为合成的柱状铌酸锶钠微晶粉体的xrd和sem照片。

本实施例制得的晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷试样透明度较高，通过计算得到陶瓷的相对密度达到94%。

实施例2：

本实施例是一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法，其具体过程是：

步骤1：合成铌酸钠（nanbo3）粉体。所述合成铌酸钠基体粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸钠和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至850℃，并保温1h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体。

步骤2：合成铌酸锶（srnb2o6）粉体。所述合成铌酸锶粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1150℃，并保温2h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体。

步骤3：合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体。所述合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体粉体的具体过程是：将上述铌酸钠和铌酸锶按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨10h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1350℃，并保温1h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸锶钠基体。

步骤4：合成柱状铌酸锶钠（nasr2nb5o15）微晶粉体。所述合成柱状铌酸锶钠微晶粉体的具体过程是：

（1）配料；将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量并混合均匀，得到氧化物混合物；将氯化钠和氯化钾按摩尔比1:1的比例称量并混合均匀，得到所需的熔盐；将得到的氧化物混合物与熔盐混合均匀，得到原料混合物；所述熔盐的质量与氧化物混合物的质量比为7:1；将称量好的原料混合物置于聚四氟乙烯球磨罐中；

（2）球磨；在聚乙烯球磨罐中加入无水乙醇在球磨机上球磨10h；所述无水乙醇与置于聚四氟乙烯球磨罐中的原料混合物的质量比为1.5:1；

（3）烘干；将球磨后的湿料置于烘箱内，在60℃下烘干12h，得到干燥粉料；

（4）煅烧；将得到的干燥粉料置于刚玉坩埚中在1250℃煅烧4h，生成含有熔盐的柱状铌酸锶钠微晶粉体；

（5）洗涤；煅烧后的粉料在100℃蒸馏水中反复洗涤并过滤，直至在滤液中检测不出氯离子；在80℃下烘干洗涤后的粉料，得到柱状的铌酸锶钠微晶粉体。

步骤5：制备铌酸锶钠基体膜片。所述制备铌酸锶钠基体膜片的具体过程是：

(1)将铌酸锶钠基体粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨24小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的1.4倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠基体粉体重量的40％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为5cm/s，厚度为50μm，烘干温度分别为：60℃。

步骤6：制备铌酸锶钠微晶膜片。所述制备铌酸锶钠微晶膜片的具体过程是：

(1)将柱状铌酸锶钠微晶粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨12小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的1.4倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠微晶粉体重量的40％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为5cm/s，厚度为50μm，烘干温度分别为：60℃。

步骤7：制备铌酸锶钠陶瓷素坯体。所述制备铌酸锶钠素坯体的具体过程是：

(1)将得到的铌酸锶钠基体和微晶膜片切割成长24mm，宽10mm的长方形基体片和长方形微晶片。

(2)将得到的长方形基体片和微晶片在室温条件下放置24小时后，通过压片机进行叠层压制。叠层时，基体片平均分布到微晶片中，基体片层数含量为微晶片的0.25倍。压力为16mpa，保压时间为10min。

(3)叠层压制后的膜片经切割机切割成所需尺寸的素坯体。

步骤8：制备晶粒取向铌酸锶钠陶瓷。所述制备铌酸锶钠陶瓷的具体过程是：

(1)将所述素坯从室温通过4h升温至100℃，并保温1h，然后再通过4h升温至200℃，并保温2h。当保温结束后继续在18h升温至600℃，并保温4h。保温结束后，经过12h的降温，使所述素坯样片的温度达到80℃，然后随炉温冷却至室温，得到排胶后的试样。

(2)将排胶后的试样置于高温箱式炉内，以5℃/min的升温速率将高温箱式炉升温至1250℃，对所述排胶后的样片烧结2h，得到烧结后的试样。

(3)烧结后的试样经打磨，抛光后进行密度、微观结构、织构度测试，被银后进行电性能测试。

实施例3：

本实施例是一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法，其具体过程是：

步骤1：合成铌酸钠（nanbo3）粉体。所述合成铌酸钠基体粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸钠和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至780℃，并保温3h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体。

步骤2：合成铌酸锶（srnb2o6）粉体。所述合成铌酸锶粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1200℃，并保温1h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体。

步骤3：合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体。所述合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体粉体的具体过程是：将上述铌酸钠和铌酸锶按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨10h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为2:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1300℃，并保温2h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸锶钠基体。

步骤4：合成柱状铌酸锶钠（nasr2nb5o15）微晶粉体。所述合成柱状铌酸锶钠微晶粉体的具体过程是：

（1）配料；将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量并混合均匀，得到氧化物混合物；将氯化钠和氯化钾按摩尔比2:1的比例称量并混合均匀，得到所需的熔盐；将得到的氧化物混合物与熔盐混合均匀，得到原料混合物；所述熔盐的质量与氧化物混合物的质量比为4:1；将称量好的原料混合物置于聚四氟乙烯球磨罐中；

（2）球磨；在聚乙烯球磨罐中加入无水乙醇在球磨机上球磨10h；所述无水乙醇与置于聚四氟乙烯球磨罐中的原料混合物的质量比为1.5:1；

（3）烘干；将球磨后的湿料置于烘箱内，在60℃下烘干12h，得到干燥粉料；

（4）煅烧；将得到的干燥粉料置于刚玉坩埚中在1300℃煅烧2h，生成含有熔盐的柱状铌酸锶钠微晶粉体；

（5）洗涤；煅烧后的粉料在100℃蒸馏水中反复洗涤并过滤，直至在滤液中检测不出氯离子；在80℃下烘干洗涤后的粉料，得到柱状的铌酸锶钠微晶粉体。

步骤5：制备铌酸锶钠基体膜片。所述制备铌酸锶钠基体膜片的具体过程是：

(1)将铌酸锶钠基体粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨24小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的1.6倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠基体粉体重量的50％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为6cm/s，厚度为40μm，烘干温度分别为：70℃。

步骤6：制备铌酸锶钠微晶膜片。所述制备铌酸锶钠微晶膜片的具体过程是：

(1)将柱状铌酸锶钠微晶粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨12小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的1.6倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠微晶粉体重量的50％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为6cm/s，厚度为40μm，烘干温度分别为：70℃。

步骤7：制备铌酸锶钠陶瓷素坯体。所述制备铌酸锶钠素坯体的具体过程是：

(1)将得到的铌酸锶钠基体和微晶膜片切割成长24mm，宽10mm的长方形基体片和长方形微晶片。

(2)将得到的长方形基体片和微晶片在室温条件下放置24小时后，通过压片机进行叠层压制。叠层时，基体片平均分布到微晶片中，基体片层数含量为微晶片的1.5倍。压力为12mpa，保压时间为20min。

(3)叠层压制后的膜片经切割机切割成所需尺寸的素坯体。

步骤8：制备晶粒取向铌酸锶钠陶瓷。所述制备铌酸锶钠陶瓷的具体过程是：

(1)将所述素坯从室温通过4h升温至100℃，并保温1h，然后再通过4h升温至200℃，并保温2h。当保温结束后继续在18h升温至600℃，并保温4h。保温结束后，经过12h的降温，使所述素坯样片的温度达到80℃，然后随炉温冷却至室温，得到排胶后的试样。

(2)将排胶后的试样置于高温箱式炉内，以5℃/min的升温速率将高温箱式炉升温至1320℃，对所述排胶后的样片烧结1h，得到烧结后的试样。

(3)烧结后的试样经打磨，抛光后进行密度、微观结构、织构度测试，被银后进行电性能测试。

图3为基体膜片层为微晶膜片层数量的1.5倍时陶瓷试样平行流延方向的sem照片，从图可以看出，制备的陶瓷微观组织由等轴晶粒层和长条晶粒层组成，其中等轴晶粒层是由基体层发展而来，长条晶粒层由微晶层发展而来，与基体晶粒相邻的微晶在高温烧结过程中通过“吞并”周围的小基体晶粒而发生外延生长，进一步促进织构度提升；图4为基体膜片层为微晶膜片层数量的1.5倍时陶瓷试样垂直流延方向的sem照片，从图可以看出，该方向的晶粒均为等轴晶，并且晶粒尺寸比较均匀。

实施例4：

本实施例是一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法，其具体过程是：

步骤1：合成铌酸钠（nanbo3）粉体。所述合成铌酸钠基体粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸钠和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至800℃，并保温3h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体。

步骤2：合成铌酸锶（srnb2o6）粉体。所述合成铌酸锶粉体的具体过程是：将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨12h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为1:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1150℃，并保温2h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸钠粉体。

步骤3：合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体。所述合成铌酸锶钠（nasr2nb5o15）基体粉体的具体过程是：将上述铌酸钠和铌酸锶按化学计量比称量混合后，置于聚四氟乙烯球磨罐中，加入无水乙醇在球磨机上球磨10h。所述无水乙醇与原料混合物的重量比为2:1。将球磨后的湿料置于烘箱内，在70℃下烘干。将烘干的粉料研磨。将研磨后的粉料置于刚玉坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至1350℃，并保温2h，对研磨后的粉料进行煅烧。煅烧后随炉冷却至室温，得到铌酸锶钠基体。

步骤4：合成柱状铌酸锶钠（nasr2nb5o15）微晶粉体。所述合成柱状铌酸锶钠微晶粉体的具体过程是：

（1）配料；将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量并混合均匀，得到氧化物混合物；将氯化钠和氯化钾按摩尔比1:1的比例称量并混合均匀，得到所需的熔盐；将得到的氧化物混合物与熔盐混合均匀，得到原料混合物；所述熔盐的质量与氧化物混合物的质量比为8:1；将称量好的原料混合物置于聚四氟乙烯球磨罐中；

（2）球磨；在聚乙烯球磨罐中加入无水乙醇在球磨机上球磨10h；所述无水乙醇与置于聚四氟乙烯球磨罐中的原料混合物的质量比为1.5:1；

（3）烘干；将球磨后的湿料置于烘箱内，在60℃下烘干12h，得到干燥粉料；

（4）煅烧；将得到的干燥粉料置于刚玉坩埚中在1250℃煅烧2h，生成含有熔盐的柱状铌酸锶钠微晶粉体；

（5）洗涤；煅烧后的粉料在100℃蒸馏水中反复洗涤并过滤，直至在滤液中检测不出氯离子；在80℃下烘干洗涤后的粉料，得到柱状的铌酸锶钠微晶粉体。

步骤5：制备铌酸锶钠基体膜片。所述制备铌酸锶钠基体膜片的具体过程是：

(1)将铌酸锶钠基体粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨24小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的2倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠基体粉体重量的60％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为6cm/s，厚度为50μm，烘干温度分别为：60℃。

步骤6：制备铌酸锶钠微晶膜片。所述制备铌酸锶钠微晶膜片的具体过程是：

(1)将柱状铌酸锶钠微晶粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨12小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的2倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠微晶粉体重量的60％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为6cm/s，厚度为50μm，烘干温度分别为：60℃。

步骤7：制备铌酸锶钠陶瓷素坯体。所述制备铌酸锶钠素坯体的具体过程是：

(1)将得到的铌酸锶钠基体和微晶膜片切割成长24mm，宽10mm的长方形基体片和长方形微晶片。

(2)将得到的长方形基体片和微晶片在室温条件下放置24小时后，通过压片机进行叠层压制。叠层时，基体片平均分布到微晶片中，基体片层数含量为微晶片的4倍。压力为14mpa，保压时间为15min。

(3)叠层压制后的膜片经切割机切割成所需尺寸的素坯体。

步骤8：制备晶粒取向铌酸锶钠陶瓷。所述制备铌酸锶钠陶瓷的具体过程是：

(1)将所述素坯从室温通过4h升温至100℃，并保温1h，然后再通过4h升温至200℃，并保温2h。当保温结束后继续在18h升温至600℃，并保温4h。保温结束后，经过12h的降温，使所述素坯样片的温度达到80℃，然后随炉温冷却至室温，得到排胶后的试样。

(2)将排胶后的试样置于高温箱式炉内，以5℃/min的升温速率将高温箱式炉升温至1280℃，对所述排胶后的样片烧结2h，得到烧结后的试样。

(3)烧结后的试样经打磨，抛光后进行密度、微观结构、织构度测试，被银后进行电性能测试。

实施例5：

本实施例是一种晶粒取向铌酸锶钠无铅铁电陶瓷的制备方法，其具体过程是：

步骤1：合成柱状铌酸锶钠（nasr2nb5o15）微晶粉体。所述合成柱状铌酸锶钠微晶粉体的具体过程是：

（1）配料；将分析纯的碳酸锶和五氧化二铌粉末按化学计量比称量并混合均匀，得到氧化物混合物；将氯化钠和氯化钾按摩尔比1:1的比例称量并混合均匀，得到所需的熔盐；将得到的氧化物混合物与熔盐混合均匀，得到原料混合物；所述熔盐的质量与氧化物混合物的质量比为6:1；将称量好的原料混合物置于聚四氟乙烯球磨罐中；

（2）球磨；在聚乙烯球磨罐中加入无水乙醇在球磨机上球磨10h；所述无水乙醇与置于聚四氟乙烯球磨罐中的原料混合物的质量比为1.5:1；

（3）烘干；将球磨后的湿料置于烘箱内，在60℃下烘干12h，得到干燥粉料；

（4）煅烧；将得到的干燥粉料置于刚玉坩埚中在1200℃煅烧4h，生成含有熔盐的柱状铌酸锶钠微晶粉体；

（5）洗涤；煅烧后的粉料在100℃蒸馏水中反复洗涤并过滤，直至在滤液中检测不出氯离子；在80℃下烘干洗涤后的粉料，得到柱状的铌酸锶钠微晶粉体。

步骤2：制备铌酸锶钠微晶膜片。所述制备铌酸锶钠微晶膜片的具体过程是：

(1)将柱状铌酸锶钠微晶粉体、粘结剂和有机溶剂按重量配比并混合均匀，球磨12小时后，得到浆料。所述的有机溶剂由重量比为2:1的甲苯和无水乙醇配成，为铌酸锶钠基体粉体重量的1.2倍；粘结剂由无水乙醇、甲苯、异丙醇、邻二甲酸二丁酯和聚乙烯醇缩丁醛按重量比36:60:24:17.2:24配制而成，为铌酸锶钠微晶粉体重量的30％。

(2)过滤后的浆料通过宽1.5cm的尼龙刷子采用常规涂刷方法在不锈钢板上进行流延，得到膜片。流延工艺参数为：涂刷速率为4cm/s，厚度为55μm，烘干温度分别为：50℃。

步骤3：制备铌酸锶钠陶瓷素坯体。所述制备铌酸锶钠素坯体的具体过程是：

(1)将得到的铌酸锶钠微晶膜片切割成长24mm，宽10mm的长方形微晶片。

(2)将得到的长方形微晶片在室温条件下放置24小时后，通过压片机进行叠层压制。压力为10mpa，保压时间为30min。

(3)叠层压制后的膜片经切割机切割成所需尺寸的素坯体。

步骤4：制备晶粒取向铌酸锶钠陶瓷。所述制备铌酸锶钠陶瓷的具体过程是：

(1)将所述素坯从室温通过4h升温至100℃，并保温1h，然后再通过4h升温至200℃，并保温2h。当保温结束后继续在18h升温至600℃，并保温4h。保温结束后，经过12h的降温，使所述素坯样片的温度达到80℃，然后随炉温冷却至室温，得到排胶后的试样。

(2)将排胶后的试样置于高温箱式炉内，以5℃/min的升温速率将高温箱式炉升温至1250℃，对所述排胶后的样片烧结4h，得到烧结后的试样。

(3)烧结后的试样经打磨，抛光后进行密度、微观结构、织构度测试，被银后进行电性能测试。

图5为不同铌酸锶钠基体膜片层含量（x=0~4）的xrd图谱，与铌酸锶钠标准卡片谱线对比可以发现，随着基体膜片层含量的减少，最强峰（311420）逐渐减弱，同时（001）和（002）峰显著增强，通过计算得到比值为x=0时陶瓷的织构度达到78%；图6为不含基体膜片层（x=0）时陶瓷试样平行流延方向的sem照片，从图可以看出，微观组织呈现“砖墙”式的织构形貌；图7为不含基体膜片层（x=0）时陶瓷试样垂直流延方向的sem照片，从图可以看出，均为尺寸均匀的等轴晶。图8为不含基体膜片层（x=0）时陶瓷试样的介电温度谱线，从图可以看出制备的陶瓷居里温度在200℃左右。