题目：钛酸铋钾钠基无铅压电陶瓷及其掺杂改性

本文概述了压电晶体与压电效应以及铁电晶体与铁电性，总结了五类无铅压电陶瓷的主要掺杂和结构特点，介绍了压电陶瓷的主要性能参数和压电陶瓷在压电振子和压电换能器两方面的主要应用。讨论了传统固相法制备陶瓷的实验过程和陶瓷的性能测试方法，在此基础上确定了陶瓷的最佳制备条件，并研究了陶瓷的各向性能。
本文研究了两组实验。实验一是在BNT基础上，掺杂四方相BKT，合成二元系无铅压电陶瓷（BNKT），研究了BNKT陶瓷在三分相与四方相共存的准同型相界处的压电与介电性能。实验二是在BNKT的基础上掺杂第三组元，制备了(简称（1-x）BNKT-xLN )陶瓷，研究了其对陶瓷烧结特性和各向性能的影响。
根据化学式用传统固相法制备纯BNKT陶瓷的烧结条件为：800℃预烧，保温2h、1150℃烧结，保温2h，升温速率2.5℃/h。极化条件为：极化电场4KV/mm，极化温度120℃，极化时间25min。BKT含量对BNKT相结构、微观结构、电性能的影响：（1）XRD结果显示, 不同BKT组分点的陶瓷样品均形成单一的钙钛矿结构固溶体， XRD图谱衍射峰稍微向低角度偏移了，表示晶胞体积增大了，在x=0.2时，BNKT陶瓷存在三方相与四方相共存的准同型相界处。（2）SEM测试结果显示，陶瓷晶粒尺寸先变小后增大，表明适量的进入到晶格中，提高了陶瓷的致密度和烧结特性。（3）陶瓷的压电常数和平面机电耦合系数在准同型相界处达到最大值。相对介电常数和机械品质因数，随着BKT含量的增加，分别成线性增大和线性减小。
在BNKT陶瓷的基础上，掺杂第三组元，合成了(简称（1-x）BNKT-xLN )系列陶瓷。通过研究烧结温度对陶瓷的体密度和径向收缩率的影响，确定了该系列陶瓷的最佳烧结温度为1130℃，比纯（1150℃）陶瓷的烧结温度降低了，说明的引入对该系列陶瓷起到了助烧的作用。掺杂对BNKT陶瓷各项性能的影响总结如下：(1)适量的掺杂，对该系列陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿型固溶体结构，过量的掺杂， 陶瓷的XRD图谱衍射峰出现了杂峰。(2)随含量的增加，陶瓷的晶粒尺寸逐渐变大。(3)压电常数和平面机电耦合系数在x=0.01处达到最大值，相对介电常数和介质损耗随着含量的增加,几乎以相同的趋势急剧增大。