题目：偏铌酸铅高居里温度压电陶瓷的制备与改性

高温压电陶瓷材料，必须在较高温度下不发生结构相变而影响其压电性能，且各项性能参数具有较优异的高温使用特性，才能长期处于高温状态下工作而稳定可靠。本文以PbNb2O6基高温压电陶瓷为主要研究对象，通过A位取代以及A、B位同时取代的方法，采用标准电子陶瓷工艺成功制备了Pb1-xLa2x/3Nb2O6 (PLN，0.015 ≤ x ≤0.06)、Pb1-xLa2x/3(Nb1-yTi5y/4)2O6 (PLTNx/025、PLTN和PLTNx/075，0.015 ≤ x ≤ 0.06，y = 0.025，0.05，0.075) 和Pb1-xCax(Nb0.95Ti0.05)2O6 (PCTN， 0 ≤ x ≤ 0.065)陶瓷。研究了La、Ca、Ti取代对材料物相结构、显微组织以及介电、压电性能的影响。获得了以下几方面的结果：
（1）偏铌酸铅基高温压电陶瓷材料在烧结和冷却过程中由于晶粒异常生长、相变引起较大体积变化导致陶瓷容易形成裂纹。La掺杂的Pb1-xLa2x/3Nb2O6 (PLN，0.015 ≤ x ≤0.06)陶瓷相对密度明显提高，最大值达到95%。随着La含量的增加PLN陶瓷ao、co轴的比值和晶胞体积（V）逐渐降低，这有助于PLN陶瓷的烧结和晶粒的生长。SEM表明La的取代细化了晶粒，使晶粒由原来的柱状晶变为等轴状晶粒；介电温谱表明La的引入降低了材料的居里温度，但所有材料的居里温度在x ≤ 0.06都在540℃以上。与常规工艺下纯的偏铌酸铅相比，PLN陶瓷的压电性能也提高，其压电常数d33～67pC/N。
（2）首次采用La、Ti双位取代，制备了PLTNx/025和PLTNx/075高温压电陶瓷。SEM表明La取代Pb抑制晶粒的生长，而Ti取代Nb促进晶粒的生长。对于La、Ti共掺的PLTN陶瓷，X射线分析表明La、Ti共掺不仅降低了菱方—四方的相转变温度，同时稳定了PLTN陶瓷的正交铁电相。La的加入抑制了晶粒生长、气孔和裂纹的生成，提高了陶瓷的相对密度。最大相对密度达到97%。La3+取代Pb2+明显提高了PLTN陶瓷的压电常数(d33)，降低了其介电损耗(tanδ)。x = 0.015样品具有高的居里温度（Tc= 560℃）、低的介电损耗（tanδ = 0.0054）和机电品质因子（Qm = 15.16）、优良的压电常数（d33 = 92pC/N），材料可在高温环境下使用。
（3）采用传统电子陶瓷工艺制备了PCTN高温压电陶瓷，研究了Ca和Ti对陶瓷的显微组织、相结构、介电及压电性能的影响. X射线衍射分析表明，Ca和Ti的双位取代均形成正交铁电相，而相同方法制备纯的PbNb2O6，只能得到菱方非铁电相钨青铜结构。随着Ca含量x的增加，晶胞体积减小。 介电温谱测试表明该改性材料具有高居里温度(Tc＞530℃)。当Ca掺入量x = 0.055时，得到压电常数d33= 86 pC/N、平面机电耦合系数Kp = 0.32、机械品质因子Qm= 31.9、居里温度Tc = 536 ℃的陶瓷材料可在高温（300℃）环境下使用。