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压电陶瓷因其压电特性在人类生产生活中占有极其重要的地位,BCZT无铅压电陶瓷由于其优秀的压电性能和对人类环境生态友好的特性,受到了越来越多的重视。但BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度过高、居里温度太低等问题仍然没能得到很大的改进。本文采用传统固相法制备BCZT无铅压电陶瓷,分别研究了Nd2O3、Co2O3、Bi2O3、BiFe O3和Li2CO3掺杂对BCZT无铅压电陶瓷相结构、微观结构、电性能和居里温度的影响,具体内容如下:(1)掺入Nd2O3没有改变所制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的钙钛矿物相结构,BCZT基无铅压电陶瓷的晶粒尺寸先增大后减小,随着Nd2O3的增加,BCZT压电陶瓷的压电常数(d33)、平面机电耦合系数(Kp)、介电损耗(tanδ)和居里温度(Tc)分别先增大后减小,而密度(ρ)和介电常数(εr)先减小后增大。当Nd2O3的掺杂量为0.2 wt.%时,在1420℃烧结制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷综合性能最佳:d33=228 pC/N,KP=38.9%,εr=2846,tanδ=0.018,Tc=101℃,ρ=4.805 g/cm3。(2)掺入Co2O3没有改变所制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的钙钛矿物相结构,BCZT基无铅压电陶瓷的晶粒尺寸有减小趋势,随着Co2O3的增加,BCZT压电陶瓷的压电常数(d33)、平面机电耦合系数(Kp)、介电常数(εr)和密度(ρ)分别先增大后减小,而介电损耗(tanδ)和居里温度(Tc)一直减小。当Co2O3的掺杂量为0.4 wt.%时,在1360℃烧结制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷综合性能最佳:d33=334 pC/N,KP=40.8%,εr=3593,tanδ=0.021,Tc=66℃,ρ=5.540 g/cm3。(3)掺入Bi2O3没有改变所制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的钙钛矿物相结构,BCZT基无铅压电陶瓷的晶粒尺寸有减小趋势,随着Bi2O3的增加,BCZT压电陶瓷的压电常数(d33)、平面机电耦合系数(Kp)、介电常数(εr)和密度(ρ)分别先增大后减小,而介电损耗(tanδ)则一直增大,居里温度(Tc)一直减小。当Bi2O3的掺杂量x=0.002时,在1450℃烧结制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷综合性能最佳:d33=266 pC/N,KP=38.4%,εr=3096,tanδ=0.018,Tc=100℃,ρ=5.028 g/cm3。(4)掺入BiFe O3没有改变所制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的钙钛矿物相结构,BCZT基无铅压电陶瓷的晶粒尺寸有减小趋势,随着BiFeO3的增加,BCZT密度(ρ)和介电常数(εr)分别先增大后减小,压电常数(d33)、平面机电耦合系数(Kp)和居里温度(Tc)分别一直减小,介电损耗(tanδ)则先减小后增大。当BiFe O3的掺杂量为0.3 mol%时,在1450℃烧结制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷综合性能最佳:d33=307 pC/N,KP=30.8%,εr=2240,tanδ=0.029,Tc=100℃,ρ=4.892 g/cm3。(5)掺入Li2CO3没有改变所制备(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的钙钛矿物相结构,BCZT基无铅压电陶瓷的晶粒尺寸有增大趋势,随着Li2CO3的增加,BCZT压电陶瓷的压电常数(d33)、平面机电耦合系数(Kp)、介电常数(εr)和密度(ρ)分别先增大后减小,而介电损耗(tanδ)则先减小后增大,居里温度(Tc)一直减小。当Li2CO3的掺杂量为0.3 wt.%时,在1100℃烧结制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3无铅压电陶瓷综合性能最佳:d33=134 pC/N,KP=35.1%,εr=1734,tanδ=0.028,Tc=87.4℃,ρ=5.480 g/cm3。