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钛酸铋钠((Na0.5Bi0.5)TiO3，简称NBT)是一类钙钛矿型的A位离子复合取代铁电体，其居里温度为320℃，在室温下具有很强的铁电性，被认为是无铅压电陶瓷最有希望的候选材料之一。本论文采用传统电子陶瓷方法制备了NBT基无铅陶瓷，系统研究了材料的合成条件与制备工艺、结构与压电性能的关系，分析了NBT基陶瓷压电性能与材料的组成、结构之间的联系，并结合实验结果探讨了NBT基陶瓷的介电驰豫特性、相变特性以及材料的铁电性质及其对材料压电性能的影响与作用规律。 （1） ①通过研究粉体的合成温度对晶体结构和压电性能的影响，发现（1-x）Na0.5Bi0.5TiO3-xK0.5Bi0.5TiO3（（1-x）NBT-xKBT）体系粉体的合成温度随取代量KBT的增加而降低，合适的合成温度在850～900℃范围内。陶瓷的烧结温度在1160～1175℃，保温时间2～6小时。（1-y）Na0.5Bi0.5TiO3-yBaTiO3（（1-y）NBT-yBT）体系粉体的合成温度则随BaTiO3含量的增加而提高，合适的合成温度在850～950℃之间；②极化工艺条件对NBT-KBT体系陶瓷压电性能影响的研究，发现极化电场强度和极化温度对陶瓷的压电性能有较大的影响，而极化时间的影响相对较小。适宜的极化电场是3～3.5kV／mm，极化温度70～80℃，极化时间为10～15min。 （2） （1-x）NBT-xKBT体系无铅压电陶瓷：①XRD测试表明在x=0.16～0.20范围内陶瓷具有三方、四方相共存的晶体结构，为该体系的准同型相界。x=0.20时陶瓷的最佳压电常数d33=122pC／N，机电耦合系数kp为28.5％。②KBT的取代使材料的驰豫特性更加明显，且随KBT含量的增加，材料的驰豫性增强。采用修正的居里—外斯定理可以较好地描述材料的驰豫特性。③分析测试了该体系的介电温谱和变温XRD，发现该体系组成具有三方或三方、四方共存相结构的材料，在升温过程中发生三方铁电—四方反铁电相变和四方反铁电—四方顺电相变。组成为四方相时升温过程中发生反铁电宏畴—反铁电微畴以及反铁电—顺电相的转变。④通过该体系不同组成的电滞回线测试，发现了具有四方晶体结构组成的材料在室温下为反铁电体，采用拉曼光谱初步验证了反铁电体存在的可能性。这些四方结构的反铁电体极化后并没有压电性能，但紧靠准同型相界的四方结构组成，在强外电场作用下能够诱发出反铁电—铁电相交，从而具有压电性能。具有三方或三方、四方共存晶体结构的组成，室温下材料均为铁电体，极化后具有压电性能。 （3） （1-y）NBT-yBT体系无铅压电陶瓷：①该体系的准同型相界组成范围在y=0.06～0.10之间，陶瓷的最高压电常数d33=137 pC／N（y=0.10），机电耦合系武汉理工大学娜士学位论文数气=28.6%（y=0.06）.②该体系具有与（l-x）NBT- xKBT不同的驰豫特性，少t的B扩+离子取代对材料的驰豫特性形响不大，但当取代t户0.10时，含t较高且具有较大离子半径的Baz+离子逐渐抑制了A位离子的无序分布状态，形成了A，:A“=卜l的有序结构，从而使材料由驰像铁电体转变为正常一驰豫铁电体.③侧试了该体系的组成与铁电特性的关系，发现该体系任何组成的陶瓷室温下均是铁电体，极化后具有压电性能。 （4）研究了NBT-KBT-BT三元体系中的两个子体系陶瓷的性能:①获得了压电性能更为优异的准同型相界组成，并根据这些准同型相界的组成范围，初步得出了三元体系NBT.KBT一BT的准同型相界的组成相图，为进一步研究具有优良压电性能的该三元体系的压电陶瓷组成提供参考。其中对于（1一sm）NBT-4用KBT一mBT，其准同型相界在m=0.024刁.030之间，最佳压电性能参数丙3=14外c加伽阅.030)，称=28.2%（用=。.028）;对（l一3n）NBT·ZnKBT一nBT，其准同型相界在n=0.025一0.035之间，最佳压电性能参数在n=0.035时同时达到极大值，分别是姚3=150PC加，称二29.8%.②三元体系材料的驰豫特性取决于B扩+离子的取代t，BaZ十离子取代量愈高，材料愈容易从驰豫铁电体转变为正常一驰豫铁电体.③组成与铁电特性的关系表明三元体系陶瓷具有与（1一）NBT一KBT相似的铁电性质，即四方结构的组成为反铁电体而不具有压电性能，紧靠准同型相界的组成在外电场诱导下发生反铁电一铁电相变而具有压电性能。 （5）以Na0.44K0.06Bi0.5五03倒KBT12)为基础掺杂一定t的CeoZ和s场03均不会改变材料的三方晶体结构，但掺杂后晶胞体积有不同程度的增加.掺杂后的陶瓷在一定掺杂t范围内能提高陶瓷的压电常数、介电常数和介电损耗，降低平面机电藕合系数，均具有“软硬双性”添加物的作用.两种掺杂离子都能改善压电陶瓷的温度稳定性。关健词:钦酸秘钠，钦酸锡钾，钦酸钡，无铅压电陶瓷，钙钦矿，驰豫铁电体