钙钛矿型高性能高温压电陶瓷新材料研究

钙钛矿结构BiFeO_3-BaTiO_3固溶体是一种可能的高温、无铅铁电压电陶瓷材料体系。长期以来,低直流电阻、高介电损耗制约了它的电学性能实验测量和工程应用。本文通过添加Bi(Zn_(1/2)Ti_(1/2))O_3钙钛矿氧化物第三组元、锰掺杂和工艺条件优化,采用改进的固相反应电子陶瓷工艺,制备了具有工程应用需求的低介电损耗的多种组分BiFeO_3-Bi(Zn_(1/2)Ti_(1/2))O_3-BaTiO_(3 )(BF-BZT-BT)三元固溶体陶瓷材料。X射线衍射测量表明它们形成了单一的三方钙钛矿相,耐压测量表明它们在120℃高温击穿场强大于8×10~(3 )V/mm。其中,摩尔分数0.8%Mn掺杂0.74BF-0.04BZT-0.22BT铁电陶瓷的压电性能为:d_(33)=78 pC/N,ε_(33)T/ε_0=254,tanδ=0.008,T_C=630℃,压电响应是目前商用钛酸铋系压电陶瓷K-15的4.2倍;摩尔分数0.7%Mn掺杂0.69BF-0.04BZT-0.27BT陶瓷的压电性能为:d_(33)=130 pC/N,ε_(33)T/ε_0=542,tanδ=0.025,T_C约510℃,压电响应是目前商用偏铌酸铅压电陶瓷K-81的1.5倍。