,894 北京科技大学学报 第31卷 挤压，使B位离子的自由空间减少，因此，随BKT on dielectric and piezoelectric properties in (Bi1/2 Na1/2)TiOs 含量的增加，退极化温度降低，此外，从晶体结构的 piezoelectric ceramics.Mater Chem Phys.2008.108:413 [3]Liao Y W,Xiao D Q.Lin D M,et al.The effects of Ce02-dop- 角度看，随BKT含量的增加，晶体结构由三方结构 ing on piezoelectric and dielectric properties of 转变为准同型相界的三方、四方共存，三方结构有8 Bio.5(Na--,K,Li)0.5Ti03 piezoelectric ceramics.Mater Sci 个极化方向，四方结构有6个极化方向，极化时三 EngB,2006,133:172 方、四方共存有14个极化翻转方向，电畴容易转向， [4]Yang G H.Zhou C R.Liu X Y.Study of dielectric properties of 当然也容易退极化，因而退极化温度降低.另外，从 (NaL/2Bil/2)TiO3(Nal/2Bil/2)(Zn1/3Nb2/3)O3 lead-free piezo- 铁电性的起源来考察，铁电性起源于布里渊中心横 electrie ceramics.JSynth Cryst,2008.37(2):400 (杨桂华，周昌荣，刘心字.(NaV2Bi2)TiO3(Na/2Bi2) 向光学模的软化，它有赖于长程库仑相互作用力，长 (Zn/3N2/3)03无铅压电陶瓷的介电特性研究.人工晶体学 程作用力易受外来杂质（如K+、F3+)的干扰，并失 报，2008,37(2)：400) 去平衡，导致铁电相稳定性下降，退极化温度降低· [5]Zhao S C.Li G R.Ding A L.et al.Ferroelectric and piezoelee- 当BKT含量为x=0.24时，退极化温度呈增加趋 tric properties of (Na,K)0.sBio.sTiOs lead-free ceramics.J Phys 势，这可能是晶体结构变为四方结构的缘故；随 D,2006,39(10):2277 [6]Li Y M,Chen W,Zhou J.et al.Dielectric and ferroelectrics BKT含量增加，四方度增加，B位离子偏离平衡位 properties of lead-free Nao.sBio.sTiO-Ko.sBio.TiO3 ferroelectric 置的位移量变大，铁电畴越稳定，引起退极化温度增 ceramics.Ceram Int,2005,31:139 加 [7]Takenaka T.Maruyama K.Sakata K.Bi1/2 Na1/2TiOs-BaTiOs system for lead-free piezoelectric ceramics.Jpn J Appl Phys Part 3结论 1,1991,30(9B):2236 采用传统陶瓷制备方法，制备出一种新型BNT一 [8]Li Y M,Chen W,Xu Q,et al.Relaxor behavior and ferroelec- tric properties of Nao.sBio.sTiO3-Ko.sBio.sTiO3-KNbO3 lead-free BKT BC一x/y体系无铅压电陶瓷.所研究的组成 ceramics.Mater Sci,2005.40(14):3625 均形成了纯钙钛矿型固溶体，其准同型相界成分范 [9]Zhu M K,Liu L Y,Hou Y D.et al.Microstructure and electri- 围位于x=0.18~0.21,y=0~0.02,在准同型相 cal properties of MnO-doped (Bio.5Nao.5)0.92Bao.08TiO3 lead-free 界成分附近该陶瓷具有较好的压电性能，其最佳压 ceramics.J Am Ceram Soc.2007.90(1):120 电常数和机电耦合系数为：x=0.18,y=0.015时， [10]Lin D M.Kwok K W.Chan H L W.Structure and electrical d3g=168pCN-1,kp=0.316;x=0.18,y=0.01 properties of Bio.5 Nao.5 TiOs-BaTiO3-Bio.5 Lio.5 TiO3 lead-free piezoelectric ceramics.Solid State lonics,2008.178:1930 时，d33=164pCN,km=0.326.采用平面机电耦 [11]Nagata H.Takenaka T.Leadfree piczoclectric ceramics of 合系数k。与温度的关系确定的退极化温度和极化 (Bil/2Nav/2)TiO3-1/2(Bi203-Sc203)system.Jpn J Appl Phys, 相位角6max与温度的关系来确定的退极化温度基本 1997,36(9B):6055 相同，陶瓷的退极化温度随BC含量的增加一直降 [12]Nagata H.Takenaka T.Lead-free piezoelectric ceramics of (Bil/z Na1/2)TiOs-KNbO3-1/2(Bi203.Sc203)system.Jpn J 低，随BKT含量的增加先降低后升高 Appl Phys Part 1.1998.37 (9B):5311 参考文献 [13]Zhou C R.Liu X Y.Dielectric and piezoelectric properties of bismuth containing complex perovskite solid solution of Bi/ [1]Jarupoom P,Pengpat K.Pisitpipathsin N,et al.Development of Na/2TiOs-Bi(Mg2/3Nb1/3)O3.J Mater Sci.2008.43:1016 electrical properties in lead-free bismuth sodium lanthanum [14]Hiruma Y,Yoshi K,Nagata H.Investigation of phase transition titanate-barium titanate ceramic near the morphotropic phase temperatures on Bi1/2 Na1/2)Ti03-(Bi1/2 K1/2)Ti03 and boundary.Curr Appl Phys.2008.8:253 (Bil/2Na1/2)TiO3-BaTiOs lead-free piezoelectric ceramics by elec- [2]Zhou C R.Liu X Y.Effect of B-site substitution of complex ions trical measurements.Ferroelectrics,2007,346:114挤压‚使 B 位离子的自由空间减少．因此‚随 BKT 含量的增加‚退极化温度降低．此外‚从晶体结构的 角度看‚随 BKT 含量的增加‚晶体结构由三方结构 转变为准同型相界的三方、四方共存‚三方结构有8 个极化方向‚四方结构有6个极化方向．极化时三 方、四方共存有14个极化翻转方向‚电畴容易转向‚ 当然也容易退极化‚因而退极化温度降低．另外‚从 铁电性的起源来考察‚铁电性起源于布里渊中心横 向光学模的软化‚它有赖于长程库仑相互作用力‚长 程作用力易受外来杂质（如 K ＋、Fe 3＋）的干扰‚并失 去平衡‚导致铁电相稳定性下降‚退极化温度降低． 当 BKT 含量为 x ＝0∙24时‚退极化温度呈增加趋 势‚这可能是晶体结构变为四方结构的缘故；随 BKT 含量增加‚四方度增加‚B 位离子偏离平衡位 置的位移量变大‚铁电畴越稳定‚引起退极化温度增 加． 3 结论 采用传统陶瓷制备方法‚制备出一种新型 BNT－ BKT－BC－x／y 体系无铅压电陶瓷．所研究的组成 均形成了纯钙钛矿型固溶体‚其准同型相界成分范 围位于 x ＝0∙18～0∙21‚y＝0～0∙02‚在准同型相 界成分附近该陶瓷具有较好的压电性能‚其最佳压 电常数和机电耦合系数为：x＝0∙18‚y＝0∙015时‚ d33＝168pC·N －1‚kp＝0∙316；x ＝0∙18‚y＝0∙01 时‚d33＝164pC·N －1‚kp＝0∙326．采用平面机电耦 合系数 kp 与温度的关系确定的退极化温度和极化 相位角θmax与温度的关系来确定的退极化温度基本 相同‚陶瓷的退极化温度随 BC 含量的增加一直降 低‚随 BKT 含量的增加先降低后升高． 参 考 文 献 ［1］ Jarupoom P‚Pengpat K‚Pisitpipathsin N‚et al．Development of electrical properties in lead-free bismuth sodium lanthanum titanate-barium titanate ceramic near the morphotropic phase boundary．Curr Appl Phys‚2008‚8：253 ［2］ Zhou C R‚Liu X Y．Effect of B-site substitution of complex ions on dielectric and piezoelectric properties in （Bi1／2 Na1／2） TiO3 piezoelectric ceramics．Mater Chem Phys‚2008‚108：413 ［3］ Liao Y W‚Xiao D Q‚Lin D M‚et al．The effects of CeO2-dop￾ing on piezoelectric and dielectric properties of Bi0∙5（Na1－ x－yK xLi y）0∙5TiO3 piezoelectric ceramics． Mater Sci Eng B‚2006‚133：172 ［4］ Yang G H‚Zhou C R‚Liu X Y．Study of dielectric properties of （Na1／2Bi1／2） TiO3-（Na1／2Bi1／2） （Zn1／3Nb2／3） O3 lead-free piezo￾electric ceramics．J Synth Cryst‚2008‚37（2）：400 （杨 桂 华‚周 昌 荣‚刘 心 宇．（Na1／2Bi1／2） TiO3-（Na1／2Bi1／2） （Zn1／3Nb2／3）O3 无铅压电陶瓷的介电特性研究．人工晶体学 报‚2008‚37（2）：400） ［5］ Zhao S C‚Li G R‚Ding A L‚et al．Ferroelectric and piezoelec￾tric properties of （Na‚K）0∙5Bi0∙5TiO3 lead-free ceramics．J Phys D‚2006‚39（10）：2277 ［6］ Li Y M‚Chen W‚Zhou J‚et al．Dielectric and ferroelectrics properties of lead-free Na0∙5Bi0∙5TiO3-K0∙5Bi0∙5TiO3 ferroelectric ceramics．Ceram Int‚2005‚31：139 ［7］ Takenaka T‚Maruyama K‚Sakata K．Bi1／2Na1／2TiO3-BaTiO3 system for lead-free piezoelectric ceramics．Jpn J Appl Phys Part 1‚1991‚30（9B）：2236 ［8］ Li Y M‚Chen W‚Xu Q‚et al．Relaxor behavior and ferroelec￾tric properties of Na0∙5Bi0∙5TiO3-K0∙5Bi0∙5TiO3-KNbO3 lead-free ceramics．Mater Sci‚2005‚40（14）：3625 ［9］ Zhu M K‚Liu L Y‚Hou Y D‚et al．Microstructure and electri￾cal properties of MnO-doped （Bi0∙5Na0∙5）0∙92Ba0∙08TiO3 lead-free ceramics．J A m Ceram Soc‚2007‚90（1）：120 ［10］ Lin D M‚Kwok K W‚Chan H L W．Structure and electrical properties of Bi0∙5 Na0∙5TiO3-BaTiO3-Bi0∙5Li0∙5TiO3 lead-free piezoelectric ceramics．Solid State Ionics‚2008‚178：1930 ［11］ Nagata H‚Takenaka T．Lead-free piezoelectric ceramics of （Bi1／2Na1／2）TiO3-1／2（Bi2O3·Sc2O3） system．Jpn J Appl Phys‚ 1997‚36（9B）：6055 ［12］ Nagata H‚Takenaka T．Lead-free piezoelectric ceramics of （Bi1／2Na1／2） TiO3-KNbO3-1／2（Bi2O3·Sc2O3） system． Jpn J Appl Phys Part 1‚1998‚37（9B）：5311 ［13］ Zhou C R‚Liu X Y．Dielectric and piezoelectric properties of bismuth-containing complex perovskite solid solution of Bi1／2 Na1／2TiO3-Bi（Mg2／3Nb1／3）O3．J Mater Sci‚2008‚43：1016 ［14］ Hiruma Y‚Yoshi K‚Nagata H．Investigation of phase transition temperatures on （ Bi1／2 Na1／2） TiO3-（ Bi1／2 K1／2） TiO3 and （Bi1／2Na1／2）TiO3-BaTiO3lead-free piezoelectric ceramics by elec￾trical measurements．Ferroelectrics‚2007‚346：114 ·894· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷