姚利兰,刘其斌,周顺龙（贵州大学材料与冶金学院，贵州　贵阳550025）



TbDyFe掺杂对（Ba0.85Ca0.15）（Ti0.9Zr0.08Sn0.02）O3无铅压电陶瓷组织与电性能的影响

姚利兰,刘其斌,周顺龙
（贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳550025）

摘要：为获得BCZTS无铅压电陶瓷优良的电性能，通过对其掺杂TbDyFe，采用传统固相烧结法制备（Ba0.85Ca0.15）（Ti0.9Zr0.08Sn0.02）O3-xTbDyFe（BCZTS-xTbDyFe）无铅压电陶瓷，分析不同TbDyFe（x=0～0.4wt.%）含量对BCZTS无铅压电陶瓷微结构、压电性能、介电性能和铁电性能的影响，并利用XRD、SEM等方法分析表征样品。结果表明：所有样品均为单一的钙钛矿结构；掺杂TbDyFe后陶瓷的晶粒尺寸变小。由介电温谱可知，掺杂TbDyFe后BCZTS体系出现介电弛豫行为。当掺杂x=0.1wt.%时，无铅压电陶瓷材料的综合性能优异：d33=500pC/N，kp=40%，εr～5955，tanδ～1.9%，Pr= 6.6μC/cm2，Ec=2kV/cm。

关键词：无铅压电陶瓷；固相烧结法；TbDyFe；压电性能

0 引　言

压电陶瓷材料在电子科学领域是一类重要的高技术功能陶瓷材料，已广泛应用于传感器、换能器、电子器件、陶瓷滤波器等。然而，目前广泛使用的PZT基含铅压电陶瓷中有毒的PbO（或Pb3O4）含量高达60%以上，其在加工和烧结过程中有很大的挥发性，对人体、环境造成了严重危害[1-3]。近年来，为了保护人类的生存环境，防止环境污染与恶化，美国及欧盟等一些发达国家禁止或限制使用含铅陶瓷的生产与使用。目前，具有ABO3型钙钛矿结构的BCZT无铅压电陶瓷因具有较好的压电性能成为研究的热点[4]。

钛酸钡（BaTiO3，BT）基陶瓷是最早研究的一类钙钛矿型结构（ABO3）无铅体系压电陶瓷，因其具有较高的介电性能而广泛应用于电容器中，但是BT基陶瓷的压电性能不足（压电常数d33约190pC/N），从而影响了它在其他领域的使用性能[5-6]。……