BNT-BZT系无铅压电陶瓷的制备及其压电性能

【作者】 彭春娥； 李敬锋；

【机构】 清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家实验室；

【摘要】 压电陶瓷是一类重要的,国际竞争极为激烈的高技术新材料,但是现在大规模使用的压电陶瓷主要是铅基压电陶瓷,这类陶瓷材料中Pb O（或Pb₃O₄）的含量约占70%左右,在生产、使用及废弃后处理过程中都会给人类及生态环境带来严重危害。因此研究和开发无铅压电材料是一项有重大社会和经济意义的课题。在现有的无铅压电陶瓷体系中,BNT系压电陶瓷具有铁电性强,压电系数大,居里温度高,声学性能好等优良特性。同时钛酸铋钠（BNT）系压电陶瓷制备工艺简单,不需要很高的烧结温度或特殊的处理工艺就能得到良好的性能。我们的研究发现在BNT与Ba（Zr,Ti）O₃（简称BZT）的二元体系可以获得更高的压电性能。本研究重点对二元体系的制备工艺和压电性能与BZT的含量之间的关系进行了研究。研究了BNT和BZT粉体的预烧条件和BNT-BZT陶瓷的烧结致密化条件,通过两步烧成法制备了(Bi^0.5Na^0.5)Ti O₃-x Ba（Ti,Zr）O₃压电陶瓷。调整陶瓷体系中不同组分的含量,分析研究了BNT-BZT类二元系的准同型相界（MPB）及其在MPB附件的压电和铁电性能。结果表明,BNT-BZT类二元系压电陶瓷的准同型相界位于BNT-9%BZT附近,此时具有最大的压电常数d₃₃=147p C/N。更多还原