【摘 要】
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压电陶瓷因有着优异的电性能和温度稳定性被广泛应用于日常生活和军工元器件中,目前使用最多的为铅基压电陶瓷,如蜂鸣器、传感器、声呐等。但是,铅元素对人类身体健康和生活环境都有着严重危害,使得无铅压电陶瓷的研究与应用迫在眉睫。本论文主要围绕着BT基无铅压电陶瓷以离子掺杂和陶瓷织构化为改性手段,系统地研究了压电陶瓷的制备工艺、相结构、微观组织与电性能等相关内容,主要研究内容如下:（1）通过传统固相烧结法制
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压电陶瓷因有着优异的电性能和温度稳定性被广泛应用于日常生活和军工元器件中,目前使用最多的为铅基压电陶瓷,如蜂鸣器、传感器、声呐等。但是,铅元素对人类身体健康和生活环境都有着严重危害,使得无铅压电陶瓷的研究与应用迫在眉睫。本论文主要围绕着BT基无铅压电陶瓷以离子掺杂和陶瓷织构化为改性手段,系统地研究了压电陶瓷的制备工艺、相结构、微观组织与电性能等相关内容,主要研究内容如下:（1）通过传统固相烧结法制备了（1-x）(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3-x LiTaO3-0.3mol%GeO2（0≤x≤0.5）无铅压电陶瓷,系统的讨论了Li2CO3、Ta2O5和GeO2三种物质复合掺杂于BCZT体系后对压电陶瓷相结构、微观组织及电性能的影响情况。结果表明,当x=0.2 mol%时陶瓷内部形成了R、O、T多相共存的相结构使陶瓷获得了优异的压电、介电性能,其中,d33=570 pC/N,kp=0.61,εr=14887,tanδ=0.007。（2）通过三步熔盐法制备了片状BaTiO3模板。包括第一步和第二步制备得到的片状前驱体产物Bi4Ti3O12和BaBi4Ti4O15,以及利用拓扑化学反应制备得到的片状BaTiO3模板。采用XRD与SEM表征了每一步产物的相结构与微观形貌,制备得到了晶粒尺寸为2.98μm,厚度约为0.4μm的片状BT模板。（3）以掺杂改性后的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3-0.2mol%LiTaO3-0.3mol%GeO2复合掺杂体系为流延基体粉料,以熔盐法制备得到的BaTiO3为模板,通过模板晶粒生长法制备了BCZT-0.2mol%LT-0.3mol%G-x%BT（0≤x≤8）织构陶瓷。分别对织构陶瓷的织构度、相结构、微观形貌及电性能等进行了研究。研究表明,当织构陶瓷在2%BT模板添加量时有着最好的织构度、介电常数和压电性能,具体为:f（001）=44.36%;εr=15606;d33=310 pC/N;kp=31%。（4）对比研究了掺杂改性与织构化改性对陶瓷相结构与电性能的影响。研究发现,两种改性方法都有利于陶瓷电性能的提升。其中,掺杂改性能有效提升陶瓷的压电性能;织构化改性可以有效改善陶瓷的介电性能。添加BT模板的织构陶瓷具有明显的（00l）方向择优生长趋势,但由于织构陶瓷中模板与基体之间化学组分差异较大及模板晶粒尺寸相对较小,织构陶瓷在压电性能上稍逊色于传统固相法制备的压电陶瓷。
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