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压电陶瓷是一类广泛应用于电子领域的高技术功能材料。但目前应用的压电陶瓷仍以PZT基陶瓷为主,其中有毒铅的含量达到了60%,对生态环境造成了极大的损害。因此,开发新型无铅压电陶瓷取代现有铅基压电陶瓷材料,是现在压电陶瓷研究的一个迫切的课题。 钛酸铋钠(Bi1/2Na1/2TiO3)是一种典型的A位复合钙钛矿铁电体,在室温下具有很强的铁电性能,被认为是无铅压电陶瓷最有希望的候选材料之一。本论文采用固相法制备BNT基二元体系陶瓷,系统研究了BNT-BZT陶瓷的相结构、微观性能与电学性能,并对其微观作用机制进行了探讨。 1.研究了不同BZT(BiZn1/2Ti1/2O3)复合量对BNT陶瓷性能的影响。本课题采用五种不同BZT复合量对BNT陶瓷进行研究。结果表明:BZT的引入有助于细化BNT晶粒尺寸,当BZT的含量增大到一定时,BNT陶瓷不足以稳定BNT-BZT固溶体系,开始出现明显的杂相。同时四方相的BZT能与三方相的BNT形成MPB,提高其性能。 2.研究了Co添加法掺杂对BNT陶瓷的影响。研究表明:Co离子能有效的进入BNT陶瓷晶粒形成纯的钙钛矿结构。对固溶体系性能的研究表明最优的Co2O3的掺入量为0.3wt.%,此时d33=78pC/N,kp=13.3%,具有很好的应用前景。 3.研究了BNT陶瓷Co的替换法掺杂。结果表明,BNT陶瓷表现出单斜结构Cc,伴随Co的加入,晶粒明显长大。同时,Co离子进入了钙钛矿结构的B位,形成硬性替代效应,晶格中形成氧空位,使BNT晶粒的内偏场上升,BNT陶瓷铁电性能的温度稳定性提高。