论文部分内容阅读
BiScO3-PbTiO3(BSPT)是本世纪初发现的一种新型高温压电陶瓷材料，该材料处于准同型相界的组分36BiScO3-64PbTiO3(36BS64PT)的居里温度为450℃，同时压电常数和机电耦合系数d33和kp分别达到460pC/N和0.56。与应用最为广泛的锆钛酸铅(1-x)PbZrO3-xPbTiO3(PZT)陶瓷材料相比，BSPT陶瓷材料具有与PZT陶瓷相当的压电性能，但居里温度却比PZT陶瓷高大约100℃，所以被认为是目前在200℃～400℃温度区间内极具竞争力的一种高温压电材料。本论文的研究主要围绕制备工艺和掺杂改性对材料性能的影响展开。研究了不同Bi/Pb配比量、不同烧结气氛对材料结构和性能的影响；研究了老化对Ga3+掺杂BSPT陶瓷结构和性能的影响，并探讨了其影响机制；研究了不等价掺杂(Nd3+，Zr4+)对材料性能的影响。
研究发现，过量Pb0.2mol%和过量Bi0.2mol%对材料性能影响不大；空气中烧结样品为纯的钙钛矿结构，埋烧样品有富集在晶界处的第二相；空气中烧结样品压电系数有明显提高，居里温度和介电常数下降；空气中烧结样品电阻率高于埋烧样品电阻率，且空气中烧结样品在400℃时的电阻率仍然大于109Ω·cm；样品的介电弛豫现象可能是由材料局域化学成分不均匀造成的。
通过研究老化对Ga3+2mol%掺杂BSPT性能影响时发现：老化样品P-E曲线有“束腰”现象，新鲜样品P-E曲线正常；缺陷偶极子为电畴回复到施加电场前的位置提供内在的回复力；老化样品的居里温度向高温移动，有更宽的铁电相区间；实验结果表明，老化样品能够提高材料的电畴稳定性和居里温度，有利于材料在实践中的应用。
研究发现，Nd3+2mol%掺杂能够明显提高材料的铁电和压电性能，同时降低了材料的居里温度；Zr4+0.5mol%施主掺杂能够显著提高BSPT材料的压电性能和电阻率。