BZT-BCT无铅压电陶瓷的居里温度移动研究.pdf

1、Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZT-BCT)基无铅压电陶瓷体系在室温下具有优良的压电性能，被认为是最有可能替代 PZT压电陶瓷的一类材料。但是该类材料的居里温度很难超过93 oC，其掺Sn的改性体系50 Ba(Ti0.8Zr0.12Sn0.08)O3-50(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZST-BCT)居里温度低至85 oC以下，造成应用温度范围狭窄，难以得到实际应用。所以本文采用传统固相法制

2、备以 BZT-BCT为基底的无铅压电陶瓷，研究了两种移动居里点的机制。一种是掺杂高居里点钙钛矿材料 Ba(Cu1/2W1/2)O3(BCW)；另一种是用Ge元素取代引起低居里点的Zr元素。
　　研究发现，BZST-BCT中BCW的掺杂量为0.2 mol％为最佳掺杂点。该掺杂点制备的压电陶瓷在室温下的压电常数最高，达453 pC/N，机电耦合系数达48%。相对介电常数整体较没有掺杂 BCW时显著提高。居里温度由82.5 oC提升至8

3、7.5 oC。BCW掺杂浓度进一步提高，居里温度变化不大，压电性能却会逐渐降低。
　　研究Ge添加Ba(Zr0.2-xGexTi0.8)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3(即BZGxT-BCT)时发现，体系的最佳烧结温度为1350 oC。Ge添加量较低时可促进室温下压电常数的提升，高添加时对压电常数不利。压电常数最高的点为x=0.02,此时体系在室温下正好处于MPB相，且靠近三临界点，所以该点最容易被极化，因此室温下具有最佳压

4、电常数 d33=510 pC/N，该点处的居里温度也较没有掺杂Ge时的93 oC提升至99.8 oC。但是居里温度随 Ge含量的增加持续上升，直到 x值较高时居里温度随 x的增加提升速率变缓。在x=0.16处居里温度Tc高达127.5 oC，并保持d33=103 pC/N。XRD测试表明当x≤0.04，Ge能够完全进入晶格形成固溶体，当x≥0.6体系会产生杂相，且杂相逐渐增多，SEM测试进一步证实了高掺杂时杂相的形成。杂相的生成对体系的