压电陶瓷材料作为一种能够实现电能和机械能相互转化的电介质材料,被广泛应用于信息技术、电子通信、交通枢纽、航空航天、能源收集、医疗卫生等领域。钛酸钡(BaTiO3,简称BT)作为一种钙钛矿结构的无铅压电陶瓷材料,自发现以来就因低廉的成本和优越的性能受到人们的广泛关注,但是因BT陶瓷材料压电性能较弱,无法彻底代替压电性能优越的锆钛酸铅(PbZrO3-PbTiO3,简称PZT)基陶瓷材料。2009 年发现了 Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3(简称 BCZT)伪二元陶瓷材料在MPB附近表现出卓越的压电性能,几乎可以与铅基陶瓷材料相媲美,成为铅基材料的取代者。但是,固相法制备的BCZT陶瓷样品的烧结温度普遍偏高(高达1440 ℃),难以制备并造成能源浪费。因此,本论文拟采用熔盐法和共沉淀法制备BCZT陶瓷材料,研究不同制备技术的反应机理,期望降低合成温度的同时改善陶瓷粉体和陶瓷样品的微观形貌并研究其对陶瓷样品电性能的影响,以此为基础,探寻提升该体系性能的最优制备方案,实现电性能的最大优化。全文主要研究结果如下:1.采用熔盐法制备(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉体和陶瓷材料,系统研究熔盐种类、熔盐比例、预烧温度和烧结温度对BCZT陶瓷样品相结构、微观形貌、压铁电性能、储能性的影响。实验结果表明,制备BCZT陶瓷的最佳条件:熔盐为KCl-NaCl,熔盐比例为50%,预烧温度为1100 ℃,烧结温度为1360 ℃,该条件下制备的BCZT陶瓷样品拥有优异的电性能,分别如下:Pr=9.98 μC/cm2,Ec = 2.58 kV/cm,εmax= 15872,tanδ = 0.013,kp = 0.57,d33 = 604pC/N,Wrec = 0.15 J/cm3,η=47%,熔盐法制备的陶瓷样品的压铁电性能相比固相法制备的陶瓷样品的性能明显提高,并提出熔盐法制备BCZT陶瓷粉体的反应机理。2.采用共沉淀法制备(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3材料,系统研究不同前驱条件对陶瓷粉体形貌的影响和烧结工艺对陶瓷样品性能的影响。结果表明,共沉淀法可以制备出晶粒大小均一、球状的陶瓷粉体,其最佳前驱条件为:(Ba+Ca)/(Zr+Ti)(A/B)摩尔比1.3,反应物浓度0.20 mol/L,NaOH浓度8 mol/L,加料顺序先加B位的(Zr+Ti),再加A位的(Ba+Ca)。共沉淀法制备致密、晶粒细小陶瓷样品的最佳烧结工艺为:预烧温度900℃,烧结温度1400℃,该条件下制备的的BCZT陶瓷样品具有良好的电学性能,分别如下:Pr= 6.65μC/cm2,Ec=1.83kV/cm,εmax= 11592,tanδ=0.019,kp = 0.33,d33=350pC/N,Wrec = 0.29J/cm3,η = 69%,其中储能性明显提高,同时提出共沉淀法制备BCZT陶瓷粉体的反应机理。3.将固相法、熔盐法和共沉淀法制备的(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3陶瓷材料的相结构、微观形貌、铁电性能、介电性能、压电性能以及储能性能进行比较。结果表明,熔盐法和共沉淀法都能够明显降低BCZT材料的相形成温度,其中熔盐法制备的BCZT的相形成温度相比固相法的降低了 200℃左右,共沉淀法制备的BCZT的相形成温度相比固相法的降低了 400 ℃左右。此外,熔盐法制备的BCZT陶瓷的微观形貌致密且晶粒大,所以陶瓷的压铁电性能相对较好。共沉淀法制备的BCZT陶瓷的微观形貌致密且晶粒小,所以陶瓷的储能性相对较好。4.采用熔盐法制备(1-x)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-xBa0.3Sr0.7TiO3(x=0.05,0.10,0.15,0.20)陶瓷材料,系统研究BST掺杂量和烧结温度对(1-x)BCZT-xBST陶瓷样品的影响。结果表明,当BST掺杂量为0.15,烧结温度为1380℃时,0.85BCZT-0.15BST陶瓷样品表现出优越的电性能:Pr=9.5 μC/cm2,Ec= 2.4kV/cm,d33=470pC/N,kp=50%,εm= 14904,εr = 3701,tanδ = 0.016,Tc = 81℃,此外,BDS = 70kV/cm时,Wrec=0.18J/cm3,η = 65%,储能密度相比熔盐法制备的纯BCZT 提高了 20%。