压电陶瓷由于可以√实现电能与机械能的转换,使其得到了广泛的应用。而目前市场中应用最多的锆钛酸铅压电陶瓷中有过高的铅含量,在制造和使用过程中对环境和人体有极大的危害,因此研究无铅压电材料成为了必要。近年来,无铅压电陶瓷的研究获得了重大的突破,但其电学性能仍然与铅基压电材料无法相比。本文以(Ba_0.99Ca_0.01)(Zr_0.02Ti_0.98)O₃(简称BCZT)为基体,通过掺杂改性和改善制备工艺等方法,以增强其电学性能为目的,探索其物相组成、微观形貌等与电学性能之间的联系。主要的研究内容如下所示:1、通过固相法制备了掺杂LiTaO₃(LT)的BCZT基无铅压电陶瓷,掺杂含量为x=0~0.2%,研究了LiTaO₃掺杂对BCZT基无铅压电陶瓷微观形貌、相结构以及电学性能的影响。研究结果表明,BCZT-xLT具有单一的钙钛矿结构,结合介电温谱分析可知陶瓷样品有多相共存。由于少量LiTaO₃的添加会增大晶粒尺寸,提高陶瓷致密度,从而提高了BCZT基压电陶瓷的铁电、介电和压电性能。当掺杂含量为0.1%时,居里温度为129℃,P_r~16.6μC/cm²相比于未掺杂的压电陶瓷提高了6.9μC/cm²,压电常数提高约120p C/N。2、通过固相法制备了压电陶瓷BCZT-xEu₂O₃(x=0、0.05、0.1、0.15、0.2%)。经研究发现,不同掺杂含量对BCZT的微观形貌、相结构、介电性能、铁电性能以及压电性能有显著的影响。Eu₂O₃的掺杂会引起陶瓷中氧空位浓度的增加,明显减小压电陶瓷的平均晶粒尺寸、减少孔洞数量,使样品致密化,从而增加陶瓷样品电学性能。研究结果表明,当烧结温度为1410℃,掺杂含量为x=0.2%时,陶瓷样品的电学性能最佳。掺杂后的压电陶瓷压电常数增加了约140p C/N,d₃₃~389p C/N;当x=0.05%时得到了最高的储能密度和储能效率η~61.76%。3、研究了在BCZT基压电陶瓷中添加LiTaO₃和Eu₂O₃对陶瓷相结构、微观形貌以及电学性能的影响。结果表明,LiTaO₃和Eu₂O₃的共同作用可以极大的降低BCZT基压电陶瓷的烧结温度。掺杂后的陶瓷样品具有单一的钙钛矿结构,存在多相共存,随着温度的升高四方相的比例逐渐增大。通过电学性能分析可得,当LiTaO₃的掺杂量为0.04%,Eu₂O₃的掺杂比例为0.15%,烧结温度为1370℃时,获得最佳电学性能,此时压电常数获得了约146p C/N的提高,ε_r相比于未掺杂的压电陶瓷增加了约36%。通过介电测试结果分析可知,该压电陶瓷的居里温度T_C由125℃升高到134.2℃,相转变温度T_O-T~21.2℃。