【摘 要】
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压电陶瓷是一种机械能和电能之间转换的功能材料,由于其特殊的功能性,使得压电陶瓷被应用于日常生活和工业生产的各个方面,如声音转换器、声纳、换能器等,但是由于当前广泛应用的压电材料主要是铅基材料,而铅在使用过程中容易挥发,从而对环境造成污染,所以压电陶瓷的无铅化成为相关科研工作者的研究热点。而本文就是在压电陶瓷无铅化的研究基础上,探究了普通掺杂和织构化工艺对BT(Ba Ti O3)基无铅压电陶瓷的影响
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压电陶瓷是一种机械能和电能之间转换的功能材料,由于其特殊的功能性,使得压电陶瓷被应用于日常生活和工业生产的各个方面,如声音转换器、声纳、换能器等,但是由于当前广泛应用的压电材料主要是铅基材料,而铅在使用过程中容易挥发,从而对环境造成污染,所以压电陶瓷的无铅化成为相关科研工作者的研究热点。而本文就是在压电陶瓷无铅化的研究基础上,探究了普通掺杂和织构化工艺对BT（Ba Ti O3）基无铅压电陶瓷的影响,研究内容如下述所示:（1）分别研究了Sb2O3和Sb0.5Li0.5Ti O3的掺杂对Ba0.93Ca0.07Ti0.92Sn0.08O3陶瓷的相结构、微观组织、压电性能介电性能等的影响,研究发现Sb2O3和Sb0.5Li0.5Ti O3的引入都会提升Ba0.93Ca0.07Ti0.92Sn0.08O3陶瓷的电性能,且分别在（1-x）Ba0.93Ca0.07Ti0.92Sn0.08O3-x Sb2O3（x=0.15 mol.%）体系陶瓷和（1-x）Ba0.93Ca0.07Ti0.92Sn0.08O3-x Sb0.5Li0.5Ti O3（x=0.3 mol.%时）体系陶瓷中取得了最佳的压电性能(d33=520～562 p C/N)。此时陶瓷都具有一个三方-正交-四方相共存的相结构,晶粒尺寸也显著变大且陶瓷表明没有明显的孔洞。这说明通过Sb2O3和Sb0.5Li0.5Ti O3的掺杂调控了Ba0.93Ca0.07Ti0.92Sn0.08O3陶瓷的相结构从而对其电性能产生增益。（2）在通过Sb2O3和Sb0.5Li0.5Ti O3的掺杂调控Ba0.93Ca0.07Ti0.92Sn0.08O3陶瓷的相结构并确定最佳成分后,接下来研究制备了后续制备织构化BT基陶瓷的片状Ba Ti O3模板。本文通过三步熔盐法（第三步利用了拓扑化学反应）,利用Aurivillius化合物(Bi2O22+[An-1BnO3n+1]2-)的这种层状结构,依次制备了片状前驱体Bi4Ti3O12,继而制备了片状前驱体Ba Bi4Ti4O15,最后利用拓扑化学反应制备了片状Ba Ti O3模板。此过程通过XRD和SEM分别确定了制备的产物及其微观形貌。（3）利用前面选取的（1-x）Ba0.93Ca0.07Ti0.92Sn0.08O3-x Sb2O3（x=0.15 mol.%）陶瓷体系,调控配制了陶瓷粉末浆料,然后通过流延机将制备的片状Ba Ti O3模板定向分布在流延生带中,再经过裁剪、层叠、等静压、烧结等流程成功制备出了BT基织构陶瓷,分析其XRD衍射图谱发现,制备的织构陶瓷具有一个明显的<001>晶向。通过分析其织构度和压电性能的关系,发现制备的（1-x）Ba0.93Ca0.07Ti0.92Sn0.08O3-x Sb2O3织构陶瓷压电性能与织构度呈正相关。且在烧结温度为1400℃时陶瓷的织构度最高,对应的压电常数最大,达到了194p C/N。
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