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钛酸铋钠((Bi1/2Na1/2) TiO3,简称BNT)是一种A位复合钙钛矿结构的铁电体,居里温度(Tc=320?)高,室温下剩余极化(Pr=38μC/cm2)大,具有良好的压电性,被认为是当前无铅压电陶瓷的候选材料之一。在目前所研究的BNT基压电陶瓷中,(1-x)(Bi1/2Na1/2)TiO3?xBaTiO3(简称BNT-BT)体系陶瓷是研究最多的体系之一,该体系陶瓷在x=0.04～0.06(摩尔分数)具有一个三方、四方准同型相界,在相界具有较好的性能。由于Bi基钙钛矿型铁电体BiMeO3(Me=Fe,Cr)具有良好的铁电性和高居里温度以及三元系陶瓷能在更宽成分范围内调节性能以满足实际应用。本文选择BiMeO3作为第三组元添加到二元系(Bi1/2Na1/2)TiO3–BaTiO3(BNT–BT)中,研究新型三元系Bi基钙钛矿型BNT–BT–BiMeO3(Me=Fe,Cr)无铅压电陶瓷的结构,显微组织,介电压电性能、介电温谱等。主要研究内容和创新之处如下: (1)将BiFeO3作为第三组元添加到二元系BNT–BT中,制备了新型(1–x–y)(Bi1/2Na1/2)TiO3?xBaTiO3?yBiFeO3无铅压电陶瓷,并研究了它的成分、制备工艺与微观结构、压电性能、介电性能的关系以及它的弛豫特性。结果表明,在研究的组成范围内,样品均为纯钙钛矿(ABO3)型固溶体,在x=0.05,y=0.05时,陶瓷压电常数d33和机电耦合系数kp取得最大值:d33=142pC/N,kp=0.293;此时介电常数εr=891,介电损耗tanδ=4.6％,机械品质因素Qm=110。不同频率下陶瓷材料的介电常数-温度曲线表明,该体系材料具有弥散相变特征,并且具有明显的弛豫铁电体的介温特性。研究表明BNT-BT-BF陶瓷最佳预烧工艺为880?保温2小时,最佳烧结工艺为1160?保温2小时,最佳极化工艺是5kV/mm电场下极化15分钟。 (2)将BiCrO3作为第三组元添加到二元系BNT–BT中,合成了新型(1–x–y)(Bi1/2Na1/2)TiO3?xBaTiO3?yBiCrO3系无铅压电陶瓷,并对其组成、制备工艺与微观结构、压电性能、介电性能的关系以及弛豫特性进行了研究,研究结果表明:在研究的组成范围内,样品均为纯钙钛矿(ABO3)型固溶体,随着BiCrO3含量的增加,体系的压电常数先升高后减小。在x=0.05,y=0.01时,陶瓷压电常数d33和机电耦合系数kp取得最大值:d33=134pC/N,kp=0.283;此时介电常数εr=686,介电损耗tanδ=2.68%,机械品质因素Qm=220。该陶瓷的介电温谱存在两个介电反常峰,其中低温介电反常峰Tf附近表现出强烈的频率色散性,是一类弛豫型铁电体材料,在介电损耗中存在弛豫极化损耗和漏导损耗。研究表明BNT-BT-BF陶瓷最佳预烧工艺为880?保温2小时,最佳烧结工艺为1160?保温2小时,最佳极化工艺是4kV/mm电场下极化15分钟。