● 摘要
高温压电陶瓷材料，必须在较高的温度下不发生相结构转变而影响其压电性能，且具有较高的性能参数，才能够应用于高温压电器件当中。本文以偏铌酸铅基高温压电陶瓷为主要研究对象，通过掺杂添加剂B2O3和两步烧结工艺，采用标准电子陶瓷工艺制备出Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2-xwt%B2O3(PBNT-xB)(0≤x≤0.08)、Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2陶瓷，并研究了添加剂B2O3和两步烧结工艺对Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2陶瓷微观结构、介电和压电性能的影响，获得了以下结果：
（1）采用标准电子陶瓷工艺制备了Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2- xwt%B2O3(PBNT-xB) (0≤x≤0.08)陶瓷。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了陶瓷的相结构以及微观形貌。研究表明，烧结温度在1250~1280°C范围内时，所有样品均形成正交铁电相，适量的掺杂B2O3添加剂能够提高陶瓷的致密性。介电和压电性能的测试研究表明，适量的掺杂B2O3可以提高陶瓷的压电性能。当x=0.04时陶瓷的电学性能最佳，d33=85 pC/N，Qm=22.37，tand=0.0101，Tc=524°C，且在500°C下压电性能较稳定。
（2）采用两步烧结工艺(TTS)制备了Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2陶瓷，研究了其显微组织和电学性能。XRD测试表明，两步烧结的过程中，当高温烧结点为1280°C，低温烧结点为1140°C保温4 h即可烧制出纯的正交铁电相陶瓷样品，大大降低了陶瓷的烧结温度；SEM测试表明采用两步烧结可以提高陶瓷密度，最高可达Dr=96.8%，细化晶粒；介电和压电性能测试表明，当高温烧结点为1280°C，低温烧结点为1140°C保温4 h陶瓷具有较优异的性能：相对密度Dr=96.4%，d33=84 pC/N，Qm=23.28，tand=0.0069，Tc=531°C。
（3）采用标准电子陶瓷工艺制备了大尺寸(F=30 mm，厚3 mm) Pb0.925Ba0.075Nb2O6-xwt%TiO2陶瓷，研究了烧结温度、保温时间、添加助烧剂B2O3等对大尺寸Pb0.925Ba0.075Nb2O6-xwt%TiO2陶瓷制备重复性的影响。研究发现，当x=0.5时通过传统烧结温度为1270°C保温4 h，陶瓷的压电性能最佳，d33=83 pC/N，但是陶瓷制备的重复性较低，添加助烧剂B2O3虽然压电常数偏低，但是可以提高陶瓷制备的成品率，其中当B2O3添加量x=0.06、烧结温度为1260°C保温4 h时，陶瓷的电学性能最佳d33=68 pC/N。