1。2。2。1。钛酸钡基无铅压电陶瓷

   BaTiO3是压电陶瓷中最早被研究和实用化的材料，也是使用最广泛的电子陶瓷之一。其晶体结构为钙钛矿结构；该材料的优点是在室温时有较强的压电性与铁电性，介电常数、机电耦合系数和压电常数较大(d33约190pC/N)，同时具有较小的机电损耗。但其居里温度只有120℃，导致无法在较高温度下使用。BaTiO3随着温度变化的相变过程为：当温度高于120℃时为立方顺电相，在120℃至5℃时表现为四方相，在5℃至-80℃的温度范围内呈正交相，当温度降至-80℃以下时，则转变为三方相。通过以上相变温度可知，在室温附近BaTiO3就会发生相变使电性能发生改变，难以应用于某些领域。另外，BaTiO3陶瓷的烧成温度高达1300℃以上，这对烧结过程要求很高，使制备过程变得困难。一般可通过离子取代、引入新组元和采取新的制备技术对钛酸钡基陶瓷进行改性以克服以上缺点。其主要体系包括(l-x)BaTiO3-xABO3(A = Ba、Ca等;B = Zr、Sn、Hf、Ce等);(l-x)BaTiO3-xABO3(A =K、Na,B=Nb、Ta);(1-x)BaTiO3-xANbO3(A =Ca、Sr、Ba)等[5]。

          图1。2 BaTiO3结构示意图

1。2。2。2。钛酸铋钠基无铅压电陶瓷

   钛酸铋钠是目前研究较多的无铅压电陶瓷体系之一，是一种A位被两种元素复合取代的AB03型钙钛矿结构铁电体，其居里温度为320℃，在 200℃以下时表现为三方相铁电体。它具有以下优点：优异的铁电性及压电性；热释电性能与BT和PZT相当；声学性能好(Np=3200 Hz*m)；烧结温度低(1200度以下)、易烧结等。但纯的BNT陶瓷的矫顽场Ec=73 kV／cm，极化过程困难，材料很难实用化[6]。为获得性能良好的BNT陶瓷，一般采取引入新组元形成BNT基多元固溶体或对BNT陶瓷进行掺杂改性的方法。经报道，改性的BNT及陶瓷固溶体的矫顽场可降低至20-50Kv/cm,密度可达97%以上，且d33和介电常数都有一定程度的增加。目前，BNT 基陶瓷的研究体系可分为以下几类：①(1-x)(Bi0。5Na0。5)TiO3-xBaTiO3、② (1-x)(Bi0。5Na0。5)TiO3-x(K0。5Bi0。5)TiO3、③ (1-x)(Bi0。5Na0。5)TiO3-xANbO3(A=Na,K) 、④(1-x)(Bi0。5Na0。5)TiO3-xBa(ZryTi1-y)TiO3、⑤(Bi0。5Na0。5)(1-1。5x)LaxTiO3[7]。

1。2。2。3。铋层状结构无铅压电陶瓷

   铋层状结构压电陶瓷是一种具有层状结构的化合物，由铋层状结构化合物层和钙钛矿结构的晶格层交替排列而成。该化合物是由 Aurivillus在1949 年最早发现的，是由(Bi202)2+层和(Am-1BmO3m+1)2-钙钛矿型结构层沿c轴交替相间而成，其中A的配位数为12，可为Bi、Ba、Sr、Na、K及稀土元素，B的配位数为6，可为Ti、Nb、Ta、W、Fe、Co、Mo、Cr等，m表示铋层状结构之间的钙钛矿层数,可在l～5之间任意取值。来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

   铋层状结构无铅压电陶瓷的优点是其谐振频率具有较好的经时稳定性和温度稳定性(约O～20ppm)，其熔点在ll00℃以上，且具有较高的铁电居里点(约200～900℃)和较低的介电常数(εr=100～300)、机械品质因数Qm高(>2000)、耦合系数表现出显著的各向异性(k33／k31=5～lO)[8]。其缺点为矫顽场较高，难以极化充分，且压电活性低。目前，含铋层状结构无铅压电陶瓷大致可以分为以下几个体系①Bi4TiO12基无铅压电陶瓷，②Bi3TiNO9基无铅压电陶瓷（其中N可为Nb5+、Ta5+），③MBi4Ti4O15基无铅压电陶瓷，④MBi2N2O9基无铅压电陶瓷（其中M可为Ca、Sr、Ba;N可为Ta、Nb等元素）。

1。2。2。4。钨青铜结构无铅压电陶瓷

   钨青铜结构化合物是在1949年由A。Magne li首先合成的，因其具有青铜般的色泽，故将类似的这种结构的化合物称为钨青铜型材料。该结构的基本特征是存在着[B06]式氧八面体，其中B位离子通常为Nb5+、Ta5+。钨青铜结构化合物具有自发极化大、介电常数低、居里温度较高等优点，同时具有优良的非线性光学性能和热释电性，因此该体系陶瓷作为重要的无铅压电陶瓷体系而受到关注[9]。但该体系压电陶瓷除了介电常数小可在高频下应用等优点外，性能相比其他体系并不突出，故一般研究者采取掺杂改性的方法提升压电性能。目前，钨青铜结构无铅压电陶瓷的主要体系包括①(Ba1-xSrx)Nb2O6基无铅压电陶瓷，②Ba2AgNb5O15基无铅压电陶瓷，③(AxSr1-x)NaNb5O15基无铅压电陶瓷（其中A可为Ca、Ba、Mg等）。