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压电材料广泛应用于传感器、致动器以及储能设备中,是一类重要的高技术新材料。随着环境协调发展的需要,开发出高性能的无铅压电材料成为一个亟待解决的技术难题。本文选择Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)体系为研究对象,采用反应模板晶粒生长法(Reactive Templated Grain Growth,RTGG)制备了具有<001>择优取向的(1-x-y)Bi0.5Na0.5TiO3-yBi0.5K0.5TiO3-xBaTiO3(BNBK)陶瓷。系统研究了配方的选择、RTGG法中工艺过程控制、织构演变过程、模板晶粒外延生长机理以及陶瓷的微观形貌结构和压电、介电性能。用传统固相法制备了BNT基无铅压电陶瓷,研究了BNT-BKT二元体系、BNT-BKT-BT三元体系以及Li掺杂BNBK陶瓷。研究了其微观形貌、相结构和压电介电性能。实验证明组分为0.85BNT-0.11BKT-0.04BT(BNBK)的陶瓷具有良好的压电性能:d33=189pC/N,kp=0.25,远高于纯BNT以及BNT-BKT陶瓷。研究发现掺杂的Li一部进入钙钛矿晶格中造成晶格畸变,另一部分聚集在晶界处,在高温下作为液相,起到加速传质促进晶粒生长的作用。当掺入0.07mol%Li时,试样的压电系数明显提高,d33最高可达230pC/N,kp最高可达0.30。采用流延工艺,以Bi4Ti3O12为模板晶种制备了BNT-BKT-BT(BNBK)织构化陶瓷。研究发现,BNBK织构陶瓷的形成共经过原位拓扑反应阶段和模板晶粒外延生长阶段。原位拓扑反应在800oC发生,模板晶粒外延生长阶段在1000℃以上发生。以BIT为模板制备的BNBK织构陶瓷具有良好的晶粒定向效果。通过XRD和SEM分析得知,模板晶粒在升温过程中逐步吞噬基体晶粒形成织构,织构度随着烧结温度的升高而增加。在1200℃下烧结的样品织构度f可达0.60。所制备的BNBK织构陶瓷具有优良的性能:d33=254pC/N,kp=0.34,Tc=320℃。其d33是同等条件下烧结的随机取向BNBK陶瓷的1.4倍。本文还探讨了RTGG法制备BNBK陶瓷的一些影响因素。研究发现以BaTiO3为Ba源可以使BT-BNT固溶温度和原位反应温度错开,减缓低温热处理时离子交换速率,有利于保持模板在原位拓扑反应过程中的完整性。增加模板含量可以有效提高样品的织构度,模板越多,模板晶粒需要生长的距离短,一定程度地降低了外延生长的难度。添加过量的Bi2O3可在高温下形成液相,使得基质中的细小晶粒溶于该液相,并迅速扩散到模板表面进行外延生长,有利于织构化的形成。实验还发现,用BNT超细粉料代替Bi2O3、Na2CO3和TiO2的方法并不可取,加入的BNT细小颗粒反倒为原位拓扑反应生成的BNT提供了仔晶晶核,相比于沿着模板外延生长,沿着BNT仔晶生长的势垒更低,造成了基体晶粒生长速率反倒加快的现象。