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压电陶瓷是一种实现机械能和电能相互转化和耦合的一类高技术功能材料,广泛应用于电子和微电子元器件。传统的陶瓷在应用过程中会引起许多问题。开发新型无铅压电陶瓷取代现有的含铅压电陶瓷材料,成为一项紧迫且具有重大实用意义的课题。Bi0.5Na0.5TiO3具有很强的铁电性,是一种很有希望的无铅压电陶瓷。本文采用固相烧结方法,从陶瓷的组分设计、制备技术、掺杂以及加入第三元组分四个方面研究了(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBi0.5K0.5TiO3无铅压电陶瓷。首先,系统地研究了Bi0.5K0.5TiO3(缩写为BKT)组分变化对BNT-BKT二元体系压电陶瓷准同型相界附近相结构、显微组织和电性能的影响。结果表明:随着BKT含量的增加,体系的相结构由三方相向四方相过渡。当BKT含量位于0.16mol和0.20 mol之间时,材料组成存在准同型相界,并且在0.18mol处时获得了相对致密且均一性良好的陶瓷。而且通过研究BKT含量变化范围内陶瓷的驰豫铁电特性,并结合居里-外斯定律发现所有陶瓷均为驰豫铁电陶瓷。结合烧结温度和陶瓷的电性能两方面因素,确定BKT的最佳含量为0.18 mol,烧结温度为1170℃,此时材料配方0.82BNT-0.18BKT的d33、Kp、εr和tanδ同时达到最佳值,分别为144pC/N、0.29、893和0.037。其次,为了提高无铅压电陶瓷的压电、介电性能,我们分别以Nd2O3、CeO3为掺杂剂,对体系进行了改性研究。实验结果表明:在Nd2O3掺杂范围内,陶瓷样品均为纯钙钛矿结构,随着其含量的变化,衍射峰的位置略有移动;随着Nd2O3含量的增加,晶粒的尺寸呈现先降低后升高的趋势,在x=0.0125wt.%处,陶瓷获得较为均匀致密的形貌。Nd2O3掺杂后的陶瓷介电常数整体趋势随Nd2O3掺杂量的增高而降低,介电峰呈现更加宽化的趋势,并且从10kHz下的居里-外斯关系图得出在研究范围内所有陶瓷样品均为驰豫铁电体;随Nd2O3含量的增加,d33和Kp呈先升高后下降的趋势。当Nd2O3含量为0.0125wt.%时,在1160℃下烧结的陶瓷的综合电性能为:d33=134 pC/N,Kp=0.27,εr=925和tanδ=0.041。在CeO2掺杂范围内,陶瓷样品均为纯钙钛矿结构。随着CeO2含量的增加,晶粒的尺寸呈现先降低后升高的趋势,在x=0.1wt.%处,陶瓷获得较为均匀致密的形貌。掺杂CeO2的BNT-BKT陶瓷仍然存在两个介电峰,随着CeO2含量的增加,介电峰的位置向低温方向移动。此外,从1kHz下的居里-外斯定律关系图得出,所有陶瓷样品均为驰豫铁电体,但是随着CeO2含量的增加,驰豫性降低。随着CeO2含量的增加,d33和Kp整体呈先降低再升高后下降的趋势。当CeO2含量为0.1wt.%时,在1180℃下烧结的陶瓷的综合电性能为:d33=138 pC/N,Kp=0.30,εr=879和tanδ=0.032。通过对比掺杂Nd2O3和CeO2的性能,发现掺杂CeO2之后的陶瓷综合电性能略好于添加Nd2O3的陶瓷性能。最后,我们在掺杂CeO2的基础上引入BaTiO3第三元组元(配方为:0.82BNT-0.18BKT+xBaTiO3+0.1wt.%CeO2),详细的研究了BT含量变化对陶瓷相结构、显微组织以及电性能的影响规律。结果表明:随着BT含量的增加,d33和Kp均先减小后增大,与此同时,εr和tanδ呈先增大后减小的趋势。结合陶瓷的显微组织和电性能两方面因素,最终确定BT的最佳含量为0.06mol,烧结温度为1180℃,此时材料配方0.82BNT-0.18BKT+0.06BT+0.1wt.%CeO2的d33、Kp、εr和tanδ同时达到最佳值,分别为144pC/N、0.23、1215和0.041。