第一章 绪论
1.1引言
压电材料是实现电能与机械能相互转换的材料。压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。
压电现象是一百多年前居里兄弟研究石英时发现的。在这一百多年的时间里，把压电效应理论用于实践取得了巨大的发展，其中包括压电陶瓷的发明和应用。特别是由于两次世界大战，各国之间军事技术的较量，更加促进了压电陶瓷的发展。
近年来，压电陶瓷的性能在理论上都取得了发展。如弹性性能、介电性能，压电性能，热释电性能，铁电性能，光学性能等。也就意味着，铁电压电陶瓷作为电、力、热、光敏感材料，在超声换能、传感器、无损检测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用。
压电陶瓷的发展促进了现代科学技术的进步，而现代科学的发展也加速了压电陶瓷的发展。随着科学技术的发展，现有材料在某些方面已经不能满足其需要，人们对材料在各方面提出了更高的要求，这就促使研究者既要对已有组成进一步提高性能，又要寻找性能更优越的组成。这成了当前压电陶瓷的发展方向，其中很多研究成果已经投入生产应用。
1.2 压电陶瓷的发展和应用
1.2.1压电材料机理
压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说，压电材料具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。
目前压电材料可分为三大类：一是压电晶体(单晶)，它包括压电石英晶体和其他压电单晶；二是压电陶瓷(多晶半导体陶瓷)；三是新型压电材料， 又可分为压电半导体和有机高分子压电材料两种。其中压电陶瓷由于制作工艺简单，成本较低，同时具有稳定的压电性能等特点，成为实际应用最为广泛的压电材料。
1.2.2压电陶瓷材料的发展历史
1880 年，Pierre 和 Jacques 居里兄弟发现电气石的压电效应，从此开始了压电学的历史。1881 年，Lippman应用热力学原理预言了逆压电效应，居里兄弟很快以实验给予了证实。1894 年，Voigt指出仅有无对称中心的二十种点群的晶体才有可能具有压电效应。
实用化方面在早期有两个奠基性的工作：第一，1916年Langevin发明了用石英晶体制作的水声发射器和接收器；第二，1918 年Cady通过对罗息盐晶体在机械谐振频率附近特异的电性能研究发明了谐振器。前者是最早的压电换能器，后者则为压电材料在通信技术和频率控制等方面的应用奠定了基础[1]。
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第一章 绪论
第二章 样品制备与性能测试方法
第三章 样品制备与性能研究
第四章 样品介电和压电性能研究
第五章 结论与展望
参考文献
致谢
开题报告

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在压电材料中，含铅固溶体由于制备工艺简单，成本低，又具有较好的力学性能和稳定的压电性能，在压电元件领域一直占主导地位。但这类压电陶瓷材料的主要成分PbO (或Pb3O4)的含量约占原料总量的70％，其在生产、使用和废弃的过程中都会给人类和自然环境造成严重的伤害。因而，在压电陶瓷领域，无铅压电陶瓷从环保的角度考虑越来越引起人们的重视。而目前开发的无铅压电陶瓷体系仍存在很多方面的问题，有待进一步的研究和探索。
在当前研究的无铅压电陶瓷体系中，钙钛矿结构型陶瓷具有较高的机电耦合系数，被认为是一种有着广泛应用前景的压电材料。在钙钛矿型无铅压电陶瓷中，目前研究得比较多的体系有BaTiO3基、钛酸铋钠（NBT）基和铌酸钾钠（KNN）基。BaTiO3基材料压电性能中等，且难以通过掺杂来大幅度地改变性能；而Na0.5Bi0.5TiO3（NBT）具有较高的压电性能，但去极化相变温度较低；K0.5Bi0.5TiO3（KBT）和KxNa1-xNbO3（KNN）具有较高的去极化温度，但该组分在未掺杂时用传统方法很难烧结致密，且还有易吸潮的缺点。
本实验中采用普通固相烧结法，制备了致密化的掺杂不同稀土元素的KNN基和KBT基陶瓷以及（1－x）BaTiO3-x( K0.5Bi0.5)TiO3（BK100x）复合陶瓷。希望通过对KNN、KBT和BK陶瓷的制备和性能表征，获得具有较好压电性能的无铅压电陶瓷材料。本文工作主要分为以下几个部分：
采用X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）分析技术对所制得的压电陶瓷进行相结构分析，以确定所制得样品是否具有钙钛矿结构；通过比较利用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM）表征的在不同烧结条件下得到的陶瓷样片的表面形貌，分析了烧结温度与烧结样片表面晶粒大小的关系；严格控制了制备过程中的各个环节，着重分析了KNN和KBT陶瓷的烧结工艺和极化条件中的主要影响因素及影响特征，确定出了较佳的制备工艺参数；研究了BK的介电常数温度谱，测试了在不同频率下该陶瓷的介电性能在升温过程中的变化，并着重分析了1KHz下介电性能和温度的变化关系； 较为细致的测定了BK陶瓷的压电性能，比较了在不同烧结温度下所得到的样品的压电性能参数。最终获得了致密度较高，具有良好压电性能的无铅陶瓷BK10。其主要压电性能为：d 33=71pC/N，kp=0.18，tanδ=2.17%，Qm=189。