1. 研究目的与意义（文献综述）

铁电材料是指具有铁电性质的材料，因其电滞回线与铁磁体的磁滞回线相似而得名。在没有外加电场的情况下，一定的温度范围内，具有自发极化且自发极化矢量的取向随外电场的改变而发生变化。铁电体没有对称中心，其温度只有在低于居里温度t_c或者在上下居里温度之间时才具有铁电性。所谓铁电性是指极化强度与外电场之间存在非线性的电滞回线关系，这是铁电材料的重要特征之一。在铁电材料的发展过程中，唯象理论和结构相变软模理论对其研究起到了推动作用。两种理论分别从热力学角度和晶格振动的角度对铁电相变进行了研究以及阐述。

bao-tio₂二元体系的铁电材料具有介电、压电、铁电、热释电、光电及非线性光学等诸多特性，在微电子、光电子、集成光学和微电子机械系统等领域表现出广阔的应用前景，可广泛用作超声换能器件、电光调制器、光学倍频器、热敏传感器、热释电红外探测器、高容量电容器、非挥发性存储器、微执行器和微传感器等，作为一类性能优异、功能多样的材料体系, 铁电体的制备、结构、性能与应用业已成为新材料研究的热点之一。

目前,广泛研究和应用的铁电体主要为含铅类材料，如pzt。由于含铅,这类材料在制备和使用过程中,不可避免地会给环境和人类健康带来危害,而bt类铁电材料虽然具有优异的铁电性能，但是其居里温度约为120℃，并不适合高温环境下工作，为此迫切需要研发无铅的且具备高居里温度的新型铁电新材料。bati₂0₅是bao-ti0₂体系中的一种富ti的多元氧化物，也是近些年来备受关注并快速发展起来的一种新型的环境友好型的无铅铁电材料。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容包括：

①以碳酸钡、二氧化钛为原料制备纯相BaTi₂O₅粉体。

②以粉体为基础，采用常规的固相反应法，经预烧、成型、烧结等工艺程序，制备不同烧结温度制度条件下的BaTi₂O₅陶瓷。选择合适的烧结助剂，达到降烧目的，以同时满足相的稳定和致密化要求。

③Fe掺杂对BaTi₂O₅ 陶瓷性能影响的研究：通过掺入不同含量的三氧化二铁，制备出掺杂的 BaTi₂O₅ 陶瓷。系统地研究Fe掺杂对陶瓷相组成、晶粒尺寸、显微结构、介电及铁电性能的影响。利用XRD、SEM、铁电、及介电等测试手段对所制备的BaFe_xTi_2-xO₅陶瓷的结构及形貌进行表征，获得其对性能的影响规律。

2.2研究的目标：

系统的研究烧结温度制度和Fe掺杂等条件对陶瓷相组成、晶粒尺寸、显微结构、形貌、介电及铁电性能的影响，正确地反应其中的规律，找出最适合的烧结温度制度和铁电性能最为优良的BaTi₂O₅陶瓷制备工艺以及研究Fe微量掺杂对BaTi₂O₅陶瓷结构及性能的影响。

2.3拟采用的技术方案及措施：

本实验采用常规的固相反应法，以碳酸钡、二氧化钛为原料，乙醇为溶剂， PVA作粘接剂，制备无铅铁电压电陶瓷材料二钛酸钡。固相烧结的基本动力是表面张力或表面自由能，反应机制是原子间的扩散运动。由于细的分散的物料具有很高的表面自由能，因而具有很高的烧结活性。所以瓷料的分散度越大其烧结活性也愈高，反应也越充分。因此，细的粉料不仅有利于压片和陶瓷坯体致密度的提高，还有利于陶瓷坯体的烧结。所以，采用固相反应法制备陶瓷时，预烧还是烧结之前，都需要进行造粒，以减小粉料粒径。

固相反应法制备二钛酸钡的工艺流程图：

按化学计量比配好料，装入以玛瑙为研磨球的研磨罐中，加无水乙醇溶液在行星式球磨机上球磨，在电热恒温干燥箱干燥后置于箱式电阻炉中预烧，获得相应的陶瓷粉体。将预烧合成后的粉体经过二次球磨，烘干、造粒（加入5%的聚乙烯醇为粘结剂），用粉末压片机干压制成陶瓷圆片。将陶瓷进行排胶处理后，进行固相烧结。将烧结好的陶瓷样品打磨、抛光后进行XRD及SEM测试，最后涂上银浆制成银电极用于铁电及介电性能测试。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，并进行总结和综述，对论文题目形成较系统的认识。完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。完成开题报告，确定实验方法及技术路线。添置实验所需的材料、仪器和试剂，确定具体的实验方案和步骤；

第4-7周：按照设计方案，完成陶瓷材料的制备；

第8-11周：完成材料的表征及性能测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 王芳,李养良,宋杰光,白小波.烧结制度对二钛酸钡陶瓷性能的影晌研究[j].陶瓷学报,2012,3(2):119-122.

[2] 李凌,王芳,王传彬,沈强,张联盟.无铅铁电材料bati₂o₅的研究进展[j].硅酸盐通报,2009,28(4):751-755.

[3] 冷浩博. 铁电材料bati₂o₅的纳米颗粒合成及晶粒取向陶瓷的制备及其表征：[武汉工程大学硕士学位论文]，2012,1-23.