加工参数对机械合成细晶Ba0.835Ca0.165Zr0.09Ti0.91O3陶瓷d33响应的影响 开放获取

《RSC Mechanochemistry》：Influence of processing parameters on the d33 response of mechanosynthesized fine-grained Ba0.835Ca0.165Zr0.09Ti0.91O3 ceramicsOpen Access

　　

Ba(Ti_0.8Zr_0.2)O₃-x(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃（BCZT）固溶体体系自被提出作为PZT（PbZr_xTi_1-xO₃）的替代品以来，已得到广泛研究，因为其具有高的压电系数（d₃₃），特别是在接近多铁相边界的成分下表现突出。然而，这些研究中报道的d₃₃值通常远低于所强调的最大值620 pC/N，这是因为压电性能取决于多种参数的复杂相互作用，而这些参数高度依赖于合成和烧结工艺。这些因素包括化学化学计量比、晶体相结构、畴结构、晶粒尺寸、致密度和析出相分离。近年来，机械化学法作为一种高效的方法逐渐兴起，该方法合成出的粉体能够在烧结后制备出细晶BCZT陶瓷，且不会显著损害压电性能。在本研究中，采用该方法合成了Ba_0.835Ca_0.165Zr_0.09Ti_0.91O₃粉末，并将其作为模型来研究BCZT陶瓷制备中常用的不同实验参数对压电响应的影响。这些参数包括烧结方法、温度和保温时间、预烧结热退火、Ba亏缺化学计量比以及球磨强度。最终目标是实现细晶微观结构与高d₃₃值的最优组合。研究结果表明，在烧结工艺适当（致密化良好且无析出相）的情况下，d₃₃值与晶粒尺寸之间存在完美的线性相关关系。在1400 °C（4小时）热压后，含有轻微Ba化学计量亏缺（Ba = 0.782）的陶瓷实现了d₃₃值为173 pC/N与平均颗粒尺寸约4 μm之间的平衡。

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? 2026 作者(s)。由英国皇家化学会出版

2026

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