Bi过量以及冷却方式对BiFeO_3-BaTiO_3陶瓷的相结构及电学性能的影响

采用传统固相烧结法制备了0.7BiFeO_3-0.3BaTiO_3-xBi_2O_3(0≤x≤0.05)无铅压电陶瓷,研究了Bi补偿量x和冷却方式对其相结构、微观形貌和综合电学性能的影响。结果表明:所有样品均为菱方相(R)和伪立方相(PC)两相共存,0≤x≤0.01样品为纯的钙钛矿结构,且x=0.01样品的两相比例C_R/C_(PC)接近1;x0.01样品中出现富Bi杂相Bi_(25)FeO_(40)。与冷却方式相比,优化Bi补偿量更有利于提升BFBT-xBi_2O_3陶瓷的压电性能。随着x增大,d33先增大后减小,在x=0.01时获得最优值。由于较小的晶粒、较合适的C_R/C_(PC)以及较大的残余应变,水冷BFBT-0.01Bi_2O_3陶瓷获得了最优的压电性能(d_(33水冷)=141 p C/N、k_p=27%)和高T_C=507℃。研究结果表明,BFBT基陶瓷有希望成为兼具高压电性能和高T_C的无铅压电材料体系之一。