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压电陶瓷具有优良的压电、介电以及铁电性能,被广泛应用于制动器、多层电容器、传感器和换能器等领域。然而,高压电特性和低烧结温度的需求制约了其进一步应用。因此,兼具高压电性能、低烧结温度的压电陶瓷材料具有广阔的研究前景。研究表明,钙钛矿结构的Pb(Nb,Ni)O3-Pb(Hf,Ti)03(PNN-PHT)三元压电陶瓷具有优异的压电性能,有望成为一种高性能压电陶瓷材料。本文以PNN-PHT三元压电陶瓷材料为研究对象,通过单离子掺杂、添加烧结助剂以及离子共掺等对其进行改性研究,探讨各自的性能调控机制。主要内容和结论如下:采用传统固相法,制备了 Fe2O3 掺杂的0.49Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.51Pb(Hf0.3Ti0.7)O3压电陶瓷,研究了 Fe2O3 掺杂对 0.49Pb(Ni1/3Nb2/3)03-0.51Pb(Hf0.3Ti0.7)03陶瓷的微观结构、压电和介电性能的影响。结果表明,Fe3+阳离子可溶于PNN-PHT晶体的B位,有利于形成纯钙钛矿结构。Fe掺杂有效地提高了 PNN-PHT陶瓷的压电和介电性能。1.0at%Fe2O3掺杂的样品获得了较好的压电性能,即d33=960pC/N,εr=6734,kp=0.62和Tc=133℃。通过第一性原理计算和PFM观察表明,样品的高压电性能主要归因于缺陷偶极子裁剪大电畴所形成的介观畴。为了提高PNN-PHT陶瓷的压电性能和改善其烧结特性,系统研究了添加剂LiF对0.49Pb(Ni1/3Nb2.3)O3-0.51Pb(Hf0.3Ti0.7)O3压电陶瓷的微观结构、压电和介电性能的影响。结果表明,添加适量的LiF有利于纯钙钛矿结构的形成,以及PNN-PHT陶瓷的致密化,致使所制备样品的压电性能提高。研究发现,所制备陶瓷样品随着烧结温度的升高而变得致密,同时晶粒变大。当LiF添加量为4at%时,在1100℃下烧结2h的样品获得了最佳的电学性能,其d33=980pC/N,εr=7113,kp=0.57,tanδ=0.023和Tc=117℃。采用传统固相法,制备了 Fe203和Bi2O3共掺杂的0.49Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.51 Pb(Hf 0.3Ti0.7)O3陶瓷。结果表明,通过Fe2O3和Bi2O3共掺杂,PNN-PHT陶瓷晶体结构从菱方相变为四方相,促进了良好微观结构的形成,提高了样品的压电和介电性能,并显著降低了烧结温度。对于添加2at%Fe2O3和2at%Bi2O3的样品,在1050℃温度下烧结时,可获得良好的电学性能,其d33-856pC/N,kp-0.60,εr-6500和tanδ-0.025。