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大量研究表明新组元、离子取代和助烧剂在改善KNN基无铅压电陶瓷的致密度和性能上发挥了重要作用。由于BiFeO3和BiCoO3能够有效地改善KNN基陶瓷的压电性能,因此结合离子取代原则,本文在 KNN-LS二元体系上添加新组元BiFe(1-x)CoxO3。另外,由于ZnO在降低陶瓷烧结温度方面效果明显,因此本文还添加ZnO作为烧结助剂以降低KNN-LS-BF陶瓷的烧结温度。实验通过各种测试手段对上述陶瓷体系的相结构、显微组织与电性能之间的关系进行了综合研究。主要内容如下: 首先,系统研究了Co取代量和烧结温度对KNN-LS-0.002BiFe(1-x)CoxO3无铅压电陶瓷的相结构、显微组织、压电性和介电性等的影响。研究结果表明:随着Co含量增加,陶瓷出现了两相共存的现象,晶粒尺寸逐渐增大,陶瓷具有很好的铁电性和温度稳定性;随着烧结温度升高,陶瓷的晶粒生长和致密度得到改善;Co取代量为0.2,烧结温度为1020℃的陶瓷样品性能达到最佳,其主要性能参数为:d33=282pC/N, kp=49％,Qm=33,εr=1396,tanδ=2.56%,Pr=20.9μC/cm2,Ec=1.56kV/mm。 其次,研究了BiFe0.8Co0.2O3作为第三组元对KNN-LS无铅压电陶瓷的相结构、显微组织、压电性和介电性等的影响。研究结果表明:研究范围内陶瓷样品均为ABO3型的钙钛矿结构,随着 BiFe0.8Co0.2O3掺杂量不断增加,晶粒尺寸逐渐减小,居里温度逐渐降低,陶瓷表现出弥散特性。剩余极化强度和矫顽场强总体呈下降趋势。1030℃下烧结时,成分为KNN-LS-0.004BiFe0.8Co0.2O3陶瓷样品的综合性能最优,其主要性能参数为:d33=268pC/N, kp=52%,εr=1366, tanδ=2.11%, Pr=20.4μC/cm2, Ec=1.16kV/mm。 最后,系统研究了ZnO掺杂量和烧结温度对KNN-LS-BF-xZnO无铅压电陶瓷的相结构、显微组织、压电性和介电性等的影响。结果表明:ZnO与KNN-LS-BF完全固溶,Zn2+进入晶格首先取代B位的Nb5+离子,然后取代A位的Na+离子,晶格发生畸变,在x=2.5附近出现准同型相界;ZnO使三方相-四方相的转变温度逐渐升高,降低了陶瓷的温度稳定性;随着烧结温度不断升高,陶瓷样品的晶粒细化;ZnO掺杂量为1.5%mol的KNN-LS-BF-xZnO陶瓷在1010℃下烧烧结时得到最佳综合电学性能,其主要性能参数为:x=1.5时,d33=294pC/N,kp=50%,Qm=27,εr=1409,tanδ=2.58%。