Bleifreier piezokeramischer Werkstoff des Kalium-Natrium-Niobat-Systems mit Eisen-Lanthan-Dotierung, Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit dem piezokeramischen Werkstoff und Verwendung des Bauteils

摘要

Die Erfindung betrifft einen piezokeramischen Werkstoff, aufweisend eine Perowskit-Phase mit der stöchiometrischen Zusammensetzung (K1-xLax)(Nb1-xFex)O3 mit 0,002 <= x <= 0,1. Vorzugsweise ist neben Kalium Natrium als weiteres Alkalimetall mit einem Anteil von 0,5 Mol-% bis 0,55 Mol-% enthalten. Bei dieser Zusammensetzung liegt ein System mit morphotroper Phasengrenze vor. Damit gehen sehr gute piezoelektrische Eigenschaften einher. Daneben wird ein Verfahren zum Herstellen eines piezokeramischen Bauteils mit dem piezokeramischen Werkstoff mit folgenden Verfahrensschritten angegeben: a) Bereitstellen eines Grünkörpers mit einer piezokeramischen Ausgangszusammensetzung des piezokeramischen Werkstoffs und b) Wärmebehandeln des Grünkörpers, wobei aus der piezokeramischen Ausgangszusammensetzung der piezokeramische Werkstoff des Bauteils entsteht. Das Wärmebehandeln umfasst ein Kalzinieren und/oder ein Sintern der piezokeramischen Zusammensetzung. Das piezokeramische Bauteil ist beispielsweise ein Ultraschallwandler oder ein piezokeramischer Biegewandler. Insbesondere ist das piezokeramische Bauteil ein Vielschicht-Piezoaktor, der zur Ansteuerung eines Kraftstoffventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird.