一种PZT-Pb(Sb的制作方法

一种pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及一种pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料及其制备方法和应用，具体涉及一种可在260℃稳定使用的pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料及其制备方法和应用，属于压电陶瓷领域。


背景技术：

2.振动量的大小反映了物体、设备的运行状况好坏，对振动量的检测，几乎涉及到每个工程领域。要检测振动就要有振动测量仪，就少不了振动传感器。能在一定温度下正常工作的压电加速度传感器已被广泛应用于航空航天、核能、发电、汽车、船舶、潜艇等众多重要的科研和工业部门，来实现对系统的监测。尤其是在航空领域，因航空发动机的故障，造成机毁人亡的事故时常发生，特别是军用机。
3.我国的火箭、卫星、飞船正在不断地进行仿真试验，在地面试车台和发射过程中，它的氢氧发动机上(如发动机的基座、推力室等)都需要压电加速度传感器来监测监控发动机的振动。目前，上海和北京航天系统所用的压电加速度传感器有许多都是从国外进口。冶金系统中的轧钢机、钢板碾压机的振动检测，火力发电机组的振动检测，各种舰船上高速柴油机的振动监测，以及在各大中型企业中对大型运转设备的运行状况监控都需要压电加速度传感器。
4.在现代战争的地面进攻和预防各类如森林火灾、水灾等自然灾害中，直升飞机的作用是不可比拟的。由于直升飞机所需的升力、拉力以及改变飞行状态的控制力都是由螺旋桨提供的，而螺旋桨的高速旋转会引起旋翼、机身等的振动，因而在地面做强度试验、地面试车或者试飞过程中都要不同规格的加速度传感器进行监控，进行振动测量和分析，为实施减振、隔振或者实施振动主动抑制提供数据。据文献报道，振动是涡轮发动机常见的主要故障之一。选用合适的加速度传感器和介入信号分析装置可以测出叶子损坏、转子不平衡和传动齿轮附件失效等故障，发出早期报警，可避免二次损坏，防止事故发生。
5.压电加速度传感器在物体振动检测中，很多情况是要在高温环境下(超过260℃)进行的，因此压电陶瓷的使用温度和高温稳定性是关键因素。而压电陶瓷元件是压电加速度传感器的核心部件，压电陶瓷材料的性能优劣直接影响压电加速度传感器的检测效果。目前，国内充斥着大量的低端压电加速度传感器，高温稳定性差。而高温压电加速度传感器大都依靠进口，一个主要原因是缺少使用温度高、稳定性好的压电陶瓷材料。所以，研制综合性能好的压电陶瓷材料有着根本意义。
6.在石油测井领域，新一代多极阵列声波测井仪器是声波测井的最新技术，可以测量软、硬地层中充液井孔中的纵波、横波和斯通利波的波速、各种波动模式的衰减。为了满足我国复杂油气勘探和开发的需要，近年来我国斥巨资直接请斯仑贝谢测井公司来华服务，并引进了30多套包括多极子阵列声波成像仪(mac、xmac)和低频偶极横波测井仪(lfd)在内的成像测井系统，但是对于高端、先进的测井技术国外却对我国采取严格的保密措施。
因此，开发具有我国自主知识产权的新一代多极阵列声波测井仪，对于我国打破西方发达国家对测井技术的垄断，大幅度地降低勘探成本，赶超世界测井技术的先进水平具有重要意义。
7.目前，中石油和中海油正致力于新一代多极阵列声波测井仪器的研发。单极子接收换能器、数字声波发射换能器、接收换能器等是新一代多极阵列声波测井仪器的核心部件。由于测井作业的特殊环境，这类换能器不仅要满足声波测井在声学特性方面的要求，更重要的是要能够在高温高压下稳定工作。近年来，尽管国内有少数几家单位也在压电换能器方面做了积极的探索，但至今所研制的压电换能器还存在灵敏度偏低、分辨率不高以及在高温下性能不稳定等突出问题，不能真正满足井下勘探的使用要求，其关键是缺少能在高温、高压环境下可长期稳定工作的压电陶瓷材料，因此，高温压电陶瓷材料的研发已成为新一代多极阵列声波测井仪开发过程中遇到的一个重要技术瓶颈。
8.锆钛酸铅(pzt)压电陶瓷是一种应用最为广泛的重要的压电陶瓷材料，它属abo3型钙钛矿结构，人们通常对a位或b位的取代改性和添加物改性来改变材料的不同性能。当a、b位被施加钾、铁、锰、镁等“硬性”掺杂时，性能则表现为“硬”的一面，通常称为“硬”型压电陶瓷，其性能特征表现为机械品质因数(qm)提高，介电损耗(tgδ)、机电耦合系数(kp)、介电常数(ε
33t
/ε0)减小。当a、b位被施加镧、铋、铌、锑“施主”掺杂时，性能则向“软”的方面转化，称为“软”型压电陶瓷，其性能特征是介电常数(ε
33t
/ε0)、介电损耗(tgδ)、机电耦合系数(kp)增大。不管是硬性材料还是软性材料，其使用温度一般约在175℃以下，高一些的可用在200℃。
9.综上所述，pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料作为一种关乎国计民生的重要材料，已被众多科研和工业部门迫切需求。


技术实现要素：

10.为此，本发明的目的在于提供一种全新的pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料及其制备方法和应用，以满足其在260℃下稳定使用。
11.一方面，本发明提供了一种pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料，所述pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料包括：以锆钛酸铅和铌锑酸铅固溶体作为主要成分，以si o2、mno2、sm2o3、cr2o3和ceo2中的至少3种作为掺杂剂。
12.本公开中，选用锆钛酸铅(pzt)压电陶瓷，锆钛比取在富钛的四方晶相一边，但又不过于偏离相界(过于偏离相界，压电活性比较低)；铌锑酸铅(pb(sb
1/2
nb
1/2)
)与上述偏离相界的锆钛酸铅固溶，组成pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷；掺杂sio2、mno2、sm2o3、cr2o3和ceo2添加物的至少3种，对材料进行改性。本发明对a位pb
2
采用微量的sr
2
和ba
2
复合取代，一方面有助于烧结，另一方面可提高材料的压电活性；掺杂软性添加物sm2o3和中性添加物ceo2，并添加sio2增加玻璃相改善晶界结构，mno2掺杂可以加强晶粒间的结合，提高致密度，同时对电畴形成“钉扎”作用；在设计时精确控制各种添加物的含量，从而得到一种高稳定综合性能优异的新材料。这种复合掺杂，具有独特的机理，它即造成铅空位使得畴壁运动容易进行，同时又有少量的氧空位制约着电畴壁的运动，在一定量的基础上达到一种平衡，sio2引入排在晶格之外，集中在晶粒间界附近，提高材料晶粒的致密度。cr2o3的添加比较特殊，会出现铬的变价cr
3
和cr
6
共存，使得材料“软”“硬”兼有，畴壁运动相互牵制，达到一种
平衡，使得材料的温度稳定性大幅提高；ceo2的添加使得材料的体电阻率提高，从而可以提高极化电压，使潜在的压电性能充分发挥出来，同时温度稳定性也得到很大提高。
13.较佳的，所述pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料的化学组成为：pb
1-xmx
(zr
1-y
tiy)
1-z
(sb
1/2
nb
1/2
)zo3 awt.％sio2 bwt.％sm2o3 cwt.％cr2o3 dwt.％ceo2 ewt.％mno2；其中，m为sr
2
和ba
2
中的至少一种，x＝0.01～0.1，y＝0.4～0.6，z＝0.01～0.10，a＝0～0.2，b＝0.02～0.5，c＝0.02～0.5，d＝0.01～0.6，e＝0～0.8。
14.较佳的，所述m为sr
2
和ba
2
时，sr
2
和ba
2
的摩尔比为1：3。
15.较佳的，x＝0.01～0.1，y＝0.4～0.6，z＝0.01～0.10，a＝0.02～0.2，b＝0.02～0.5，c＝0.02～0.5，d＝0.02～0.6，e＝0.02～0.8。
16.另一方面，本发明提供了一种上述的pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料的制备方法，选用pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3、cr2o3、sm2o3、sb2o3、nb2o5、ceo2、mnco3和sio2作为原料，经过混料、合成、粉碎细磨、压制成型、排塑、烧成和极化，得到所述pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料。
17.较佳的，所述烧成的温度为1260～1320℃，时间为1～3小时。
18.较佳的，所述极化的温度为120℃～180℃，电压3～5kv/mm，时间10～20分钟。
19.较佳的，所述合成包括：先在600℃～750℃下合成1～4小时，再于800℃～900℃下合成1～4小时。
20.较佳的，所述排塑的温度为700～800℃，时间为0.5～1小时。
21.较佳的，将所得pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料再进行高低温循环老化；所述高低温循环老化的制度包括：从常温(20～30℃)开始，先降温至-40℃后保温0.5～2小时，再升温至260℃后保温0.5～2小时，最后降温至常温，计为1个循环；所述循环的次数为5～10次；优选地，降温的速率为2℃/分钟～10℃/分钟，升温的速率为2℃/分钟～10℃/分钟。
22.再一方面，本发明还提供了一种上述的pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料在制备高温加速度传感器和声波测井设备中的应用。
23.有益效果：本发明制备了一种可在高温(260℃)以上稳定使用的压电陶瓷材料。本发明所得压电陶瓷材料标准片的主要性能为：d
33
＝295pc/n，ε
33t
/ε0＝1400，tgδ＝1.2％，kp＝0.53，qm＝60，tc＝362℃，ρv(260℃)＝7.8
×
109ω
·
cm；本发明利用这种压电陶瓷材料制得的陶瓷元件，组装成压电加速度传感器，可以在航空航天、核能、发电、汽车、船舶、潜艇等方面用于振动监控、监测；在石油测井领域，该压电陶瓷材料可以满足260℃以上极端环境下的应用需求；相比一般的pzt压电陶瓷，本发明的陶瓷材料具有高的使用温度(260℃)，同时兼具较高的压电常数d
33
，是一种性能优良的压电陶瓷材料。
具体实施方式
24.以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
25.在本公开中，利用三元系压电陶瓷具有可以广泛调节压电性能的特点，通过改变
三个组元的不同比例，大幅度改变材料的性能，同时在三元系主成分的基础上加入一些改性添加物，使得材料性能得到更进一步的改善。具体来说，该pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料是以锆钛酸铅和铌锑酸铅固溶体为主要成分，同时掺杂选自sio2、mno2、sm2o3、cr2o3和ceo2中的至少3种添加物。
26.在可选的实施方式中，pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料组成可为：pb
1-xmx
(zr
1-y
tiy)
1-z
(sb
1/2
nb
1/2
)zo3 awt.％sio2 bwt.％sm2o3 cwt.％cr2o3 dwt.％ceo2 ewt.％mno2。其中，m选自sr
2
和ba
2
中的一种或两种的组合；且x＝0.01～0.1，y＝0.4～0.6，z＝0.01～0.10，a＝0～0.2，b＝0.02～0.5，c＝0.02～0.5，d＝0.01～0.6，e＝0～0.8。其中，x、y和z表示摩尔比例；a、b、c、d和e表示质量比例(具体效果见实施例)。
27.进一步优选地，pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料中，当m为sr
2
和ba
2
中两种的组合时，sr
2
和ba
2
的摩尔比例为sr
2
：ba
2
＝1：3(压电性有所提高，具体效果见实施例和对比例比较结果)。
28.更进一步优选，该pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料的材料组成为：pb
1-xmx
(zr
1-y
tiy)
1-z
(sb
1/2
nb
1/2
)zo3 awt.％sio2 bwt.％sm2o3 cwt.％cr2o3 dwt.％ceo2 ewt.％mno2。其中，m选自sr
2
和ba
2
中的一种或两种的组合；且x＝0.01～0.1，y＝0.4～0.6，z＝0.01～0.10，a＝0.02～0.2，b＝0.02～0.5，c＝0.02～0.5，d＝0.02～0.6，e＝0.02～0.5(具体效果见实施例)。
29.例如，pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料的材料组成可为：pb
0.98
sr
0.02
(zr
0.50
ti
0.50
)0
.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.1wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2，pb
0.98
sr
0.005
ba
0.015
(zr
0.50
ti
0.50
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.1wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2等(配方可以在设定的范围里广泛调节，这里只是举例说明，具体可见下面的实施例)。
30.以下示例性地说明pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料的制备方法。
31.配料。按照所述pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料的组成计算并称取各种元素原料进行配料，得到混合原料。所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3、cr2o3、sm2o3、sb2o3、nb2o5、ceo2、mnco3和sio2。优选的，所述pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3、mnco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。
32.混料。进一步将混合原料进行球磨混合，得到混合粉料。具体来说，采用去离子水和玛瑙球作为介质，按照混合原料：玛瑙球：去离子水＝1：1.2：0.8的比例混合，经滚桶球磨混料6～10小时，再将混好的粉料倒入容器放进烘箱烘干。
33.预烧合成。将混合粉料以80～100mpa进行干压成块，然后放在厢式电炉里预烧合成。其中，合成分两段：第一段的合成的参数为：在600℃～750℃(较佳为650～700℃)的温度条件下合成1～4小时，其目的在于生成pbtio3。第二段的合成参数为：在800℃～900℃(较佳为850～870℃)的温度条件下合成1～4小时，其目的在于生成pb(zrbti)o3并和pb(sb
1/2
nb
1/2
)进行融合。预烧温度太低，合成不充分，性能下降；预烧温度太高，易造成氧化铅挥发，而且料块太硬难以粉碎。合理控制预烧温度和保温时间对性能有一定影响。
34.细磨。将预烧合成好的料块进行粉碎细磨。具体来说，将制得的合成好的料块机械粉碎后再进行细磨。其中，细磨采用去离子水和玛瑙球作为介质，按照粉体：玛瑙球：去离子水＝1：1.5：0.6的比例混合，经滚桶球磨12～48小时。
35.造粒成型。将细磨后的粉体出料并烘干，再加入粘结剂进行造粒和成型，得到坯体。其中，所述粘结剂可以由本领域技术人员根据现有技术进行选择，较佳为pva(聚乙烯醇)粘结即可。粘结剂的加入量可为原料粉体3～6wt％。成型的压力可为150mpa～200mpa。
36.排塑。将坯体在700～800℃下进行排塑0.5～1小时，目的在于把胚体中的胶水排除掉，同时胚体具有一定的硬度。胶水排不干净会在的后面的烧结中因为还原气氛影响烧结质量。排塑一般都是在敞开放置在炉中，并且炉门要保持一定的空隙，以便胚体中的胶水充分排出。
37.烧成。将排塑后的坯体进行烧成，得到pzt-pb(sb
1/2
nb
1/2
)三元系压电陶瓷材料。其中，烧成的温度可为1260～1320℃(优选为1260～1300℃)，时间可为1～3小时。
38.冷加工。将烧成后的样品根据规格要求进行机械加工。
39.将冷加工好的样品进行超声清洗、氧化和上电极。其中，氧化的程序可为800～900℃(温度)/1～3小时(时间)，软性添加物引入会引起一定的铅空位，并在烧结机中造成样品中氧量不足，为了维持电中性，通常采用高温氧化处理，高温处理后可以改善材料的机电耦合系数。例如氧化的程序为850℃/2h。氧化后上银电极，放入厢式电炉烧银。烧银的温度可为650～750℃，时间可为0.5～1小时。
40.极化。将有电极的样品放在硅油里，加高压电场进行极化处理，使得陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列，这样才能显示出压电效应。陶瓷是否得到完善的极化和极化电场、温度、保温时间都有关系。极化的条件是：温度120℃～180℃，电压3～5kv/mm，时间10～20min。
41.在可选的实施方式中，将极化好的样品放置至少一天后，再进行高低温循环老化，其目的在于提高材料的温度稳定性和时间稳定性，在温度循环下，陶瓷内部电筹运动加快，加速内应力的释放，短期内就达到稳定的效果。设置高低温循环老化温度范围为-40℃～260℃，升降温速率为每分钟2～10℃，温度至-40℃和260℃时保温30分钟到2小时，进行5～10个温度循环。其中，高低温循环老化一般是从常温开始先降温再升温。
42.下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。下述实施例中若无特殊说明，工业纯的纯度至少为95％，化学纯的纯度至少为98％。
43.实施例1所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3、mnco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料；按照pb
0.98
sr
0.005
ba
0.015
(zr
0.50
ti
0.50
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.15wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2 0.06wt.％mno2的化学计量称量，采用去离子水和玛瑙球作为介质，按照混合原料：玛瑙球：去离子水＝1：1.2：0.8的比例混合，经滚桶球磨混料8h；将混好的原料倒入容器放进烘箱烘干后进行压块，合成分两段：第一段合成：650℃的温度条件下合成1h，第二段压块合成：850℃的温度条件下合成2h；制得的合成好的粉料粉碎后进行细磨，细磨采用去离子水和玛瑙球作为介质，按照原料：玛瑙球：去离子水＝1：1.5：
0.6的比例混合，经滚桶球磨24h；然后出料烘干后、加粘结剂、造粒成型(成型压力为200mpa)；将成型好的样品放在厢式电炉进行排塑(800℃/1h)，将样品放入氧化铝坩埚里密闭烧结，烧结的制度是1280℃的温度条件下烧结2h；将烧结好的样品根据规格要求进行机械加工；将加工好的样品进行超声清洗、氧化，氧化程序为850℃/2h；氧化后上银电极，放入厢式电炉烧银；然后将有电极的样品放在硅油里，在一定的温度下，加高压电场，极化条件是温度为180℃，电压为5kv/mm，时间为20min。极化好的样品放置一天后进行高低温循环老化，常温为20-30℃，高低温老化温度范围为-40℃-260℃，升降温速率为每分钟5℃，温度至-40℃和260℃时分别保温2小时，进行5个温度循环。
44.本实施例1所得材料标准片的常温下(25℃)主要性能是：d
33
＝295pc/n，ε
33t
/ε0＝1400，tgδ＝1.2％，kp＝0.53，qm＝65，tc＝362℃，ρv(260℃)＝7.8
×
109ω
·
cm。
45.实施例2所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料；按照pb
0.98
sr
0.005
ba
0.015
(zr
0.50
ti
0.50
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.15wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2的化学计量称量，采用去离子水和玛瑙球作为介质，按照混合原料：玛瑙球：去离子水＝1：1.2：0.8的比例混合，经滚桶球磨混料8h；将混好的原料倒入容器放进烘箱烘干后进行压块，合成分两段：第一段合成：650℃的温度条件下合成1h，第二段压块合成：850℃的温度条件下合成2h；制得的合成好的粉料粉碎后进行细磨，细磨采用去离子水和玛瑙球作为介质，按照原料：玛瑙球：去离子水＝1：1.5：0.6的比例混合，经滚桶球磨24h；然后出料烘干后、加粘结剂、造粒成型(成型压力为200mpa)；将成型好的样品放在厢式电炉进行排塑(800℃/1h)，将样品放入氧化铝坩埚里密闭烧结，烧结的制度是1300℃的温度条件下烧结2h；将烧结好的样品根据规格要求进行机械加工；将加工好的样品进行超声清洗、氧化，氧化程序为850℃/2h；氧化后上银电极，放入厢式电炉烧银；然后将有电极的样品放在硅油里，在一定的温度下，加高压电场，极化条件是温度为170℃，电压为5kv/mm，时间为20min。极化好的样品放置一天后进行高低温循环老化，常温为20-30℃，高低温老化温度范围为-40℃-260℃，升降温速率为每分钟5℃，温度至-40℃和260℃时分别保温2小时，进行5个温度循环。
46.本实施例2所得材料标准片的常温下(25℃)主要性能是：d
33
＝292pc/n，ε
33t
/εo＝1421，tgδ＝1.5％，kp＝0.525，qm＝62，tc＝363℃，ρv(260℃)＝6.4
×
109ω
·
cm。
47.实施例3所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料。按照pb
0.98
sr
0.005
ba
0.015
(zr
0.50
ti
0.50
)
0.975
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.025
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.15wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2的化学计量称量，制备工艺同实施例1。
48.本实施例3所得材料标准片的主要性能是：d
33
＝298pc/n，ε
33t
/εo＝1485，tgδ＝1.58％，kp＝0.532，qm＝61，tc＝358℃，ρv(260℃)＝7.2
×
109ω
·
cm。
49.实施例4所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料；
按照pb
0.98
sr
0.005
ba
0.015
(zr
0.51
ti
0.49
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.15wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2的化学计量称量，制备工艺同实施例1。
50.本实施例4所得材料标准片的常温下(25℃)主要性能是：d
33
＝305pc/n，ε
33t
/ε0＝1590，tgδ＝1.60％，kp＝0.54，qm＝59，tc＝352℃，ρv(260℃)＝4.1
×
109ω
·
cm。
51.实施例5所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料；按照pb
0.98
sr
0.005
ba
0.015
(zr
0.49
ti
0.51
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.15wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2的化学计量称量，制备工艺同实施例1。
52.本实施例5所得材料标准片的常温下(25℃)主要性能是：d
33
＝282pc/n，ε
33t
/ε0＝1386，tgδ＝1.25％，kp＝0.52，qm＝65，tc＝364℃，ρv(260℃)＝5.8
×
109ω
·
cm。
53.实施例6所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料；按照pb
0.98
sr
0.005
ba
0.015
(zr
0.50
ti
0.50
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.15wt.％cr2o3的化学计量称量，制备工艺同实施例1。
54.本实施例6所得材料标准片的常温下(25℃)主要性能是：d
33
＝285pc/n，ε
33t
/ε0＝1396，tgδ＝1.25％，kp＝0.525，qm＝64，tc＝363℃，ρv(260℃)＝1.2
×
109ω
·
cm。
55.实施例7所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3、mnco3和sb2o3均为工业纯级；所述sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料。按照pb
0.98
sr
0.005
ba
0.015
(zr
0.50
ti
0.50
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.05wt.％ceo2 0.06wt.％mno2的化学计量称量，制备工艺同实施例1。
56.本实施例7所得材料标准片的常温下(25℃)主要性能是：d
33
＝286pc/n，ε
33t
/ε0＝1369，tgδ＝1.28％，kp＝0.528，qm＝62，tc＝361℃，ρv(260℃)＝2.1
×
109ω
·
cm。
57.对比例1所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、mnco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料。按照pb
0.98
sr
0.02
(zr
0.50
ti
0.50
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.15wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2 0.06wt.％mno2的化学计量称量，制备工艺同实施例1；本对比例1所得材料标准片的常温下(25℃)主要性能是：d
33
＝278pc/n，ε
33t
/ε0＝1396，tgδ＝1.25％，kp＝0.528，qm＝65，tc＝361℃，ρv(260℃)＝4.8
×
109ω
·
cm。当m单独为sr
2
时，压电性有所降低，电阻率有所下降。
58.对比例2所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3、mnco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料。按照pb
0.98
sr
0.01
ba
0.01
(zr
0.50
ti
0.50
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.15wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2 0.06wt.％mno2的化学计量称量，制备工艺同实施例1；本对比例2所得材料标准片的常温下(25℃)主要性能是d
33
＝276pc/n，ε
33t
/ε0＝1394，
tgδ＝1.27％，kp＝0.527，qm＝65，tc＝361℃，ρv(260℃)＝3.4
×
109ω
·
cm。当m选自sr
2
和ba
2
中的两种的组合，且比例为1：1时，压电性能有所降低，电阻率有所下降。
59.对比例3所用原料选自pb3o4、zro2、tio2、srco3、baco3、mnco3和sb2o3均为工业纯级；所述cr2o3、sm2o3、ceo2和sio2均为化学纯级。以上述原料作为原材料进行配料。按照pb
0.98
sr
0.005
ba
0.015
(zr
0.50
ti
0.50
)
0.98
(sb
1/2
nb
1/2
)
0.02
o3 0.04wt.％sio2 0.1wt.％sm2o3 0.5wt.％cr2o3 0.05wt.％ceo2 0.06wt.％mno2的化学计量称量，制备工艺同实施例1；本对比例2所得材料标准片的常温下(25℃)主要性能是d
33
＝267pc/n，ε
33t
/ε0＝1394，tgδ＝1.27％，kp＝0.505，qm＝65，tc＝349℃，ρv(260℃)＝3.4
×
108ω
·
cm。当cr2o3外加超过0.5wt.％，其压电性能降低比较明显，因此控制添加物的比例在一定范围至关重要。
60.表1为本发明制备的陶瓷元件在热处理后kp和压电系数d
33
的变化：。从表1可以看出本发明陶瓷元件经过长时间的高温处理，机电耦合系数kp和压电系数d
33
几乎没有任何变化，而且本发明陶瓷材料在高温(260℃)下的体电阻率达到7.8
×
109ω
·
cm，是一种性能优异的高稳定压电陶瓷材料。其中，表1中样品1-2分别为实施例1-2中未进行高低温循环老化的陶瓷元件。