● 摘要
压电陶瓷广泛应用于通信、航空、探测和计算机等领域。随着科学技术的迅速发展对压电材料在高温下的应用要求日益提高。例如石油探测、航空航天，汽车工业等领域，要求仪器正常工作温度在200 °C以上。一般来说，大部分商用的压电陶瓷由于稳定性的原因其工作温度被限制在居里温度的一半左右。目前传统的PbZrO3-PbTiO3 (PZT)压电陶瓷，以及以其为基体的二元、三元体系的压电陶瓷是应用最广泛的高温压电体系，其工作温度在150°C左右，限制了其在高温领域的应用。2004年，铋基钙钛矿结构的(1-x)Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-xPbTiO3(BMT-PT)作为一种新型的高温压电材料被开发出来。由于其兼有较高的居里点、良好的压电性能、低的原料成本和很好的应用前景，为铋基钙钛矿压电材料的研究揭开了新的一页。
本文通过传统电子陶瓷制备工艺，制得BMT-PT陶瓷。分别研究了不同组分的PbTiO3对陶瓷材料的物相结构，烧结性能，微观组织，介电、压电及铁电性能的影响。最后，对0.63Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-0.37PbTiO3陶瓷体系进行了掺杂改性研究。
(1) 采用传统固相球磨法制备了(1-x)Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-xPbTiO3(x=0.36~0.50)陶瓷。研究了Bi(Mg1/2Ti1/2)O3和PbTiO3含量比例不同其材料结构与性能的变化。XRD结果表明，试样的各组分都得到了纯相钙钛矿结构，没有第二相出现。拟合结果表明，PT含量由x=0.36增加到x=0.40，对应四方相的含量增大。由介电温谱可知，所有组分都存在400 °C和600 °C两个明显的介电峰。随着测试频率的增大，相同PT含量的400 °C介电峰位置向高温方向移动；P-E曲线看到，PT组分影响着材料铁电性能，并在PT组分x=0.42时有着最大饱和极化强度Pm=19.1 μC/cm2和压电d33=218 pC/N。
(2) 通过传统电子陶瓷制备的工艺，制备了0.63BMT-0.37PT-xBiFeO3 (x=0.0 mol%,1.5 mol%,4.5 mol%,7.5 mol%)陶瓷。在1075℃烧结，并讨论了BFO的掺杂对陶瓷结构及电学性能的影响。XRD结果表明，不同比例BFO的陶瓷样品均形成了纯的钙钛矿（ABO3）型固溶体结构，所有组分均为三方-四方相共存结构。SEM结果表明，适量的BFO促进了陶瓷晶粒生长。居里温度处相变的弥散系数值均接近2，表明各组分陶瓷试样温度稳定性得到改善。当BFO含量x=1.5 mol%时，陶瓷试样获得高的饱和极化强度和剩余极化强度，分别是38 μC/cm2和29 μC/cm2。