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本论文用传统的压电陶瓷固相法制备方法制得了(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3(简写为BNBT)陶瓷,系统研究了BaTiO3(BT)掺入量对该体系压电介电性能和微观结构的影响,并研究了样品的弛豫特性。结果表明:①当BT的量在0≤x<0.20时,材料在高温和低温下都表现出弛豫铁电体的特征;而x≥0.20时材料在低温下为正常的铁电体,在高的温度下则表现出弛豫铁电体的特征;②样品都具有纯钙钛矿结构;随着Ba2+掺入量的增加,样品晶体结构逐渐由三方相向四方相转变,在0.06≤x≤0.08组成范围内存在三方、四方相共存的准同型相界;另外Ba2+掺入抑制了晶粒的长大,样品的晶粒尺寸变小。
采用溶胶-凝胶法制备BNBT(x=0、2、4、6、8、10mol%)超细粉体。研究结果表明,当热处理温度为800℃时能合成出纯的钙钛矿结构的BNBT超细粉体。另外研究发现,与固相法合成的陶瓷样品相比,sol-gel法制备的陶瓷样品的压电常数和机械品质因子有所提高,但其它的电学性能与固相法合成的陶瓷相近,如介电常数、介电损耗等。
利用正交试验法,同时采用添加物Co2O3和MnCO3对BNBT体系的A位和B位进行取代。同时对添加物的量进行优选。研究结果表明:当考察的性能指标为压电常数d33时,对(Na0.5Bi0.5)TiO3无铅压电陶瓷来说,主要因素为Ba2+的加入量,次要因素为Co3+、Mn2+的加入量;另外Co2O3和MnCO3的加入对晶相结构没有明显的影响。但是却使衍射峰向左偏移,即晶面间距增大,同时Mn2+和Co3+掺入抑制了晶粒的生长。Co2O3和MnCO3作为添加物对BNBT-6陶瓷性能的影响的现象与PZT基压电陶瓷的“硬性”添加物相似,即介电常数和介电损耗都减小,而Qm则增大。