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Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)具有铁电性强、压电性佳、介电常数小及声学性能好等优点,是一种新型的无铅压电材料,一直受到国内外研究者的广泛关注。但是,由于矫顽场较大(Ec=73KV/cm)以及电导率较高,BNT陶瓷难以被极化,从而限制了其压电性能的发挥。为改善BNT陶瓷的性能,本文分别对BNT陶瓷粉末的制备技术、固溶改性、掺杂改性和组织织构化等方面进行了研究。系统研究了溶液燃烧合成工艺参数对合成产物的物相结构和显微形貌的影响及作用机制,烧结温度和时间对陶瓷显微组织结构的影响,烧结过程中BNT晶粒长大行为,BaTi03和Eu含量对陶瓷组织结构与电性能的影响规律,揭示了BNT材料制备技术与组织结构和性能之间的关系。同时,研究了水热合成工艺参数对合成产物物相结构及显微形貌的影响,阐明了BNT模板晶粒和高取向BNT薄膜的形成过程和反应机理。通过上述研究,本文得到如下主要结论:(1)以尿素为燃料,采用溶液燃烧合成技术一步合成了钙钛矿结构的BNT及BNT基陶瓷粉体,探明了溶液燃烧合成工艺参数对合成产物结构和性能的影响及其作用机制。(2)溶液燃烧合成的BNT粉体具有较高的烧结活性,在1140℃下烧结2h可获得高致密度的BNT陶瓷,其性能分别为:Rd=95.7%、d33=65pC/N、kp=0.20。通过晶粒生长动力学唯象理论分析可知,BNT晶粒生长是由体积扩散或者二次界面控制,生长活化能Q≡(75±4)kJ/mol。(3)BNT与BT形成了钙钛矿结构稳定的固溶体(1-x)BNT-xBT,在x=0.06~0.08之间存在三方-四方准同型相界,处于该相界的陶瓷表现出了优异的电性能,当x=0.06时,陶瓷剩余极化强度Pr达到最大,Pr35.96pC/N,矫顽场Ec=3.22KV/mm。(4)采用Eu3+对BNBT6进行掺杂改性,有效降低了BNBT6陶瓷的矫顽场,提高了其剩余极化强度和压电常数,当y=0.25时,性能最佳:d33=149pC/N,Ec=2.95KV/mm,Pr=40.27μC/cm2;阐明了Eu+对BNBT结构与性能的影响机制。(5)以高取向层状钛酸为前躯体,采用水热法合成了不同形貌的BNT基陶瓷粉体。揭示了NaOH浓度对合成产物的物相和形貌的影响和作用机制。当NaOH浓度较低(8mol/L)时,Bi3+、Na+通过离子交换进入钛酸层间,原位反应生成了层板状BNT粉体;NaOH浓度提高到10mol/L,反应初期通过原位反应生成了层板状BNT粉体,随着反应的进行,层板状BNT颗粒逐渐裂解而形成纳米纤维,其直径为30~150nm,长度为几个微米到十几个微米;当NaOH浓度继续提高至14mol/L时,板状钛酸的溶解度增大,通过溶解-结晶的方式形成表面光滑,形状规则的BNT立方颗粒,尺寸约为3~5μm。(6)以钛酸二维纳米片为钛源,首次采用水热法在多晶Pt衬底上合成了高取向BNT薄膜。所制得BNT薄膜连续、致密,由尺寸约150nm左右的表面光滑的立方晶粒整齐排列而成,(110)晶面取向度高达99%,最大有效压电系数d33≈50pm/V。揭示了取向BNT原位生长机理。