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铅基材料在目前使用的压电材料中占据主要地位,但是铅基材料的使用会带来一系列严重的环境问题,使得研究和开发无铅压电陶瓷材料成为一项迫切的、具有重大社会和经济价值的课题。BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷是最有潜力取代铅基陶瓷的体系之一。然而BaTiO3(BT)基压电陶瓷的电学性能远低于铅基陶瓷。如果对BaTiO3(BT)基陶瓷材料进行宏观结构的设计与加工,则可以获得具有类似单晶优势方向压电性能的织构陶瓷材料,从而提高该材料的综合电学性能。首先采用传统固相法制备普通无取向陶瓷,为织构组分体系的选取提供依据。本论文选取Ca、Sn共掺杂的(Ba0.95Ca0.05)(Ti0.94Sn0.06)O3(BCTS)陶瓷组分作为基础体系,在陶瓷中掺杂不同摩尔比例的助烧剂CuO,探索了CuO对BCTS陶瓷的结构和电学性能的影响规律。结果表明,CuO的加入使得BCTS陶瓷的烧结温度显著降低,同时使得致密度提升。当CuO掺杂量为0.50 mol%时,BCTS普通陶瓷具有优化的电学性能:压电系数d33为516 pC/N;平面机电耦合系数kp为0.42;机械品质因素Qm为352。1 kHz下介电常数εr为7639,介电损耗tanδ为0.007;最大应变量Sm为0.10%,d33*为996 pC/N。其电畴结构中鱼骨状畴壁数量下降,畴结构更加简单化。虽然CuO的掺杂可以较大幅度地改善BCTS陶瓷的电学性能,但使得其相变温度大幅度降低了近40℃,其最优组分陶瓷的居里温度仅为53℃。其次,采用熔盐法并通过优化制备参数度合成了片状的、(00l)取向的、具有铋层状结构的BaBi4Ti4O15前驱体。采用局部化学微晶转化法并通过优化制备工艺成功地实现了从BaBi4Ti4O15前驱体到Ba TiO3目标产物的转化,得到了具有纯钙钛矿相的、各项异性的、(h00)取向的BaTiO3模板。模板大小为5-10μm,厚度约为500 nm,具有非对称的片状形貌,符合BCTS陶瓷织构对模板的要求。最后,以片状BaTiO3为模板并利用模板晶粒生长法制备了[001]c织构度为69.8%的BCTS织构陶瓷。与普通无取向陶瓷相比,其相转变温度TR-O较普通陶瓷仅向高温方向移动移动了15℃,居里温度Tc仅向低温方向移动了23℃,为68℃。在压电性能方面,织构陶瓷的压电系数d33为395 pC/N;平面机电耦合系数kp为0.39;机械品质因素Qm为150,1kHz下介电常数εr为4453,介电损耗tanδ为0.018,明显优于普通无取向BCTS陶瓷样品的电学性能(d33=307 pC/N,kp=0.29,Qm=134,,介电常数εr=3073(1kHz),tanδ=0.026)。铁电性能方面,织构陶瓷的Pr=6.27μC/cm2,Ec=1.46 kV/cm,优于普通无取向陶瓷的铁电性能(Pr=4.92μC/cm2,Ec=2.59 kV/cm)。同时,织构陶瓷最大应变量Sm为0.24%,远远高于普通陶瓷的0.10%。该工作为进一步制备[001]c织构度高于90%的BCTS无铅压电陶瓷从而大幅度提高该体系的电学性能奠定了坚实的基础。