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Aurivillius型铋层结构铁电材料具有较高的居里温度及、较大的机械品质因数Q(2000～7200)、良好的谐振频率的时间和温度稳定性、优异的抗疲劳特性,在一些高温、高频领域具有突出的优势。但是该类材料独特的层状结构限制其电畴的二维平面转动,导致矫顽电场较大、压电活性差,且高温下铋的挥发产生大量氧空位,实际使用时需要改性处理。铋层结构材料的共生和固溶可获得优于单体的性能;A、B位的掺杂有利于增加晶格畸变,降低氧空位浓度,改善材料性能;采用湿化学法可制备出成分均匀的纳米粉体,获得细晶、致密、保持化学计量比的陶瓷。本论文选择这三种途径,结合XRD、SEM、电子能谱以及拉曼光谱等,研究Na0.5Bi4.5Ti4015的晶体结构、显微形貌和各项电性能的变化,主要内容包括:1、等摩尔比的 Na0.5Bi4.5Ti4O15(NBT)(m=4)和 Na0.5Bi2.5Nb209(NBNO)(m=2)构筑2-4层共生结构0.5NBT-0.5NBNO及其电性能研究。研究表明,所得材料晶粒各向异性明显增大,晶粒长度>20μm,厚度<2μm,长径比明显提高(≈10)。XRD和能谱分析推测生成了 2-4层共生的NaBi7Ti4Nb2O24,由NBT和NBNO沿c轴交替排列。电性能显示出和一般2-3层、3-4层共生结构不同的特点;居里点(～575℃C)低于两单体,且居里峰宽化,晶粒阻抗明显降低,高温电导增大,压电、铁电性能降低,室温下材料的 2Pr=3.8μC/cm2,d33=12pC/N。2、不同摩尔比的NBT(m=4)和NBNO(m=2)构筑复合材料(1-x)NBT-xNBNO研究。随NBNO含量x的变化,材料内部出现多相共存。当x≤0.4时,材料保持m=4的铋层主晶相;x≥0.6后出现烧禄石相Bi2Ti2O7。复合材料的εr明显减小,弛豫性增强,居里点Tc随NBNO的增加而降低。高温损耗增大,电导激活能减小,频率依赖性增强,高温、高频性能下降;可承受极化电压减小,压电性能恶化,当x=0.2～0.8,d33=12～13pC/N,kp≈7%。该研究结果表明,类钙钛矿层数为2及4的铋层材料进行复合,无法获得性能良好的高温压电材料。3、Ta5+的B位掺杂研究。化学组成为Na0.5Bi4.5Ti4-xTaxO15+x/2,x=～0.2。适量的Ta5+掺杂不会改变材料晶体结构,虽然使得材料居里点Tc稍有下降,但有效降低氧空位浓度,导致电损耗及电导率减小,频率依赖性减弱,高温、高频、压电性能大幅度提升。当掺杂量x=0.04时,材料压电性能达到最佳:d33=22pC/N,kp=7.9%,Tc=670℃。4、Na0.5Bi4.5Ti4O15的低温合成研究。采用溶胶凝胶---溶剂热法,在300℃C以下,通过改变温度、时间、矿化剂浓度研究最佳的溶剂热条件,获得接近化学计量比的片状纳米陶瓷粉体。对比传统烧结的NBT样品,所制备的纳米陶瓷细晶、致密、均匀,虽然εr降低,但居里点Tc不发生变化,高温损耗和电导率明显降低,具有良好的高温稳定性。