周 治，王藝穎，周華將，雷麗勤，王金秀，陳 渝，2

(1.成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，成都 610106；2.四川大學(xué)，深地科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610065)

0 引 言

鐵電體PbTiO3和反鐵電體PbZrO3都具有鈣鈦礦(ABO3)型結(jié)構(gòu)，可形成二元系連續(xù)固溶體Pb(Zr1-xTix)O3(PZT)。當(dāng)Zr/Ti摩爾比在53/47附近時(shí)，菱方相和四方相共存，組分處于準(zhǔn)同型相界(MPB)，體系具有優(yōu)異的壓電性能[1-4]。迄今為止，PZT基壓電陶瓷已廣泛應(yīng)用于傳感器、引爆器、微位移驅(qū)動(dòng)器、超聲換能器以及其他各種類型的電子器件，一直占據(jù)著功能陶瓷的主要應(yīng)用市場(chǎng)，成為商業(yè)化最普及的壓電材料[5]。但PZT的居里溫度(TC)較低(150～360 ℃)，加上介電常數(shù)的溫度漂移較大，限制了其在高溫環(huán)境(≥200 ℃)中的應(yīng)用[6]。

近年來(lái)，一種TC更高的新型壓電材料體系Bi(Me)O3-PbTiO3(Me是一種半徑相對(duì)較大的正三價(jià)B位陽(yáng)離子)已經(jīng)興起并引起了學(xué)者們的注意[7]。在該體系中，xBiScO3-(1-x)PbTiO3(BS-PT)具有良好的壓電性能(d33約為460 pC/N)，居里溫度高(TC約為450 ℃)，以及在MPB(x=0.64)下具有優(yōu)異的平面機(jī)電耦合系數(shù)(kp=0.56)[8-10]，是一種非常具有應(yīng)用潛力的高溫壓電材料。然而，Sc元素的高成本限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，一些用其他低成本元素取代Sc元素的組分相繼被研究，如Bi(Mn1/2Zr1/2)O3-BiScO3-PbTiO3[11]、BiInO3-PbTiO3[12]、BiGaO3-PbTiO3[13]和BiFeO3-PbTiO3[14-15]等。但這一體系的主要問(wèn)題在于其介電、壓電性能的溫度穩(wěn)定性欠佳，不經(jīng)過(guò)摻雜改性無(wú)法滿足高穩(wěn)定性壓電器件的應(yīng)用需求[16]。

因此，很多學(xué)者選用BiYbO3替代BiScO3，再選用居里溫度較低但溫度穩(wěn)定性更好的Pb(ZrxTi1-x)O3替代PbTiO3，重新構(gòu)筑了一種新的三元系壓電體系(BiYbO3-Pb(ZrxTi1-x)O3(BY-PZT))，以期獲得溫度穩(wěn)定性更好的壓電材料。最初，楊樂(lè)等[17]研究了(1-x)(0.1BiYbO3-0.9PbTiO3)-xPbZrO3壓電陶瓷，在x=0.45時(shí)陶瓷電學(xué)性能最佳,d33=223 pC/N，TC=390 ℃。之后，Shi等[18]報(bào)道了四方晶相BiYbO3-Pb(Zr0.476Ti0.524)O3壓電陶瓷摻雜0.4%(摩爾分?jǐn)?shù)，下同)Fe2O3過(guò)后的電學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)其TC達(dá)到390 ℃，而d33在x=0.4時(shí)達(dá)到175 pC/N。隨后，Wang等[19]通過(guò)在BiYbO3-Pb(Zr0.476Ti0.524)O3中摻雜0.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))MnO2進(jìn)一步提升了其壓電性能,d33=246 pC/N，機(jī)械品質(zhì)因素(Qm)=217，TC=400 ℃。最近，Cai等[20]使用改進(jìn)的簡(jiǎn)單檸檬酸鹽溶膠-凝膠方法制備了鈣鈦礦(1-x)(0.1BiYbO3-0.9PbTiO3)-xPbZrO3陶瓷，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的電學(xué)性能，TC=393 ℃，d33=325 pC/N。大量研究[21-23]表明，對(duì)于大多數(shù)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、鉍層狀結(jié)構(gòu)以及鎢青銅結(jié)構(gòu)的鐵電體來(lái)說(shuō)，離子摻雜改性在提升材料壓電性能的同時(shí)，通常也會(huì)引起居里溫度的下降，這兩項(xiàng)指標(biāo)很難兼得。同時(shí)，現(xiàn)有文獻(xiàn)針對(duì)BY-PZT體系的溫度穩(wěn)定性研究還不太多，特別是各摻雜組分的介電常數(shù)溫度系數(shù)鮮有報(bào)道，也未見(jiàn)對(duì)比研究。特別是近年來(lái)，深部油氣資源的勘探與開(kāi)發(fā)已成為當(dāng)今解決石油資源短缺的一個(gè)重要途徑。多極子陣列聲波測(cè)井儀(MPAL)是新一代聲波測(cè)井儀器，但目前國(guó)內(nèi)多極子陣列聲波測(cè)井儀一般只能用到150 ℃左右的環(huán)境溫度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足深部(大于5 000 m)油氣勘探的需要。多年來(lái)，高溫高穩(wěn)定壓電陶瓷材料難以取得實(shí)質(zhì)性突破一直是我國(guó)高端聲波測(cè)井儀器發(fā)展的主要技術(shù)瓶頸[24]。

本論文采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)-無(wú)壓燒結(jié)技術(shù)制備了一種0.06BiYbO3-0.94Pb(Zr0.48Ti0.52)O3(BY-PZT)三元系壓電陶瓷，并研究了四種氧化物(CeO2、La2O3、MnO2和Cr2O3)摻雜對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能的影響，旨在為新一代聲波測(cè)井儀器開(kāi)發(fā)出一種能夠在300 ℃以下穩(wěn)定使用，兼具高居里溫度和高壓電系數(shù)的新型壓電材料。

1 實(shí) 驗(yàn)

采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)-無(wú)壓燒結(jié)工藝技術(shù)，分兩步制備氧化物摻雜的0.06BiYbO3-0.94Pb(Zr0.48Ti0.52)O3壓電陶瓷。首先，按照化學(xué)式的組分配比以Bi2O3(99%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，成都科隆)、Yb2O3(99.99%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，上海阿拉丁)、PbO(99%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，成都科隆)、TiO2(99%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，成都科隆)和ZrO2(99%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，成都科隆)為原料，以無(wú)水乙醇與氧化鋯為研磨介質(zhì)，混合球磨6 h。將烘干后的粉料在750 ℃下煅燒4 h。然后，按其總質(zhì)量的0.2%加入Cr2O3、CeO2、La2O3、MnO2四種氧化物中的一種(分別記為BY-PZT-Cr、BY-PZT-Ce、BY-PZT-La、BY-PZT-Mn,以下統(tǒng)稱為BY-PZT基壓電陶瓷)過(guò)后，在同樣的條件下再次球磨12 h。在烘干后的粉料中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的聚乙烯醇(PVA)作為粘合劑進(jìn)行造粒。然后將粉末壓制成直徑10 mm、厚度1 mm的圓薄片形生坯。將生坯在650 ℃下煅燒2 h去除PVA，然后在密閉的氧化鋁坩堝中1 100 ℃燒結(jié)2 h成瓷。將所得瓷片進(jìn)行雙面研磨拋光，在其上下表面被上銀電極(700 ℃燒制10 min)。最后將瓷片放在150 ℃的硅油浴中，施加3 kV/mm的直流電場(chǎng)進(jìn)行極化，保壓時(shí)間為15 min。

燒結(jié)樣品的晶體結(jié)構(gòu)及相組成由X射線衍射儀(DX-2700B，DDHY，中國(guó))測(cè)定，掃描步長(zhǎng)為0.02°。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)(Quanta FEG 250，F(xiàn)EI，美國(guó))觀察燒結(jié)樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)，并利用其附帶的X射線能譜儀對(duì)樣品表面進(jìn)行元素掃描。利用連接高溫電爐的阻抗分析儀(TH2838H，常州同惠，中國(guó))測(cè)量樣品相對(duì)介電常數(shù)(εr)和介電損耗角正切值(tanδ)隨溫度的變化，測(cè)試頻率為：100 Hz、1 kHz、10 kHz、100 kHz和1 MHz，溫度范圍為室溫～500 ℃。復(fù)阻抗分析在同樣的儀器上，20 Hz～1 MHz、510～600 ℃內(nèi)進(jìn)行，再使用Z-view軟件對(duì)阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行等效電路擬合。采用諧振-反諧振法在阻抗分析儀上測(cè)試極化后樣品的機(jī)電耦合特性，并按照IEEE標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算kp、Qm、頻率常數(shù)(Np)等電學(xué)參數(shù)。樣品的壓電系數(shù)通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)d33/d31測(cè)量?jī)x(ZJ-6AN，中科院聲學(xué)所，中國(guó))測(cè)量。樣品的熱穩(wěn)定性通過(guò)將其置于高溫爐中，在不同溫度下老化4 h，自然冷卻至室溫后再次測(cè)量其d33來(lái)考察。

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD分析

圖1為在1 100 ℃燒結(jié)的BY-PZT基壓電陶瓷的XRD譜。所有樣品的主相均為具有四方對(duì)稱性的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，其主要衍射峰與PbZr0.52Ti0.48O3(PDF#33-0784)的標(biāo)準(zhǔn)卡片一致。所有樣品均具有微量雜相ZrO2(PDF#49-1642)。此外，在所有樣品中均未檢測(cè)到添加氧化物添加劑產(chǎn)生的任何相應(yīng)雜質(zhì)，可以判斷存在兩種可能性。一種可能是氧化物固溶到主相晶格中形成固溶體，另一種可能是添加氧化物后形成雜質(zhì)，但不在XRD的檢測(cè)范圍內(nèi)[18]。

圖1 BY-PZT基壓電陶瓷的XRD譜

2.2 微觀形貌分析

圖2為BY-PZT基壓電陶瓷自然表面的SEM照片和BY-PZT-La陶瓷的EDS譜。表面形貌顯示，所有樣品均為四方相結(jié)構(gòu)，具有生長(zhǎng)良好的晶粒和清晰的晶界。晶粒中存在少量微孔，原因可能是燒結(jié)過(guò)程中PbO或Bi2O3的揮發(fā)。眾所周知，壓電陶瓷的電學(xué)性能對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)(如晶粒尺寸)非常敏感?？梢钥吹紺r2O3作為特性氧化物添加后，部分晶粒異常長(zhǎng)大，抑制其他晶粒長(zhǎng)大，導(dǎo)致晶粒尺寸分布不均，而其他氧化物添加劑不會(huì)導(dǎo)致如此明顯的晶粒異常長(zhǎng)大。其中，BY-PZT-La陶瓷具有較為均勻的晶粒分布。為了驗(yàn)證氧化物添加劑是否固溶到BY-PZT基體中，利用能譜儀對(duì)BY-PZT-La陶瓷表面進(jìn)行掃描。圖2中的元素映射圖像顯示，各個(gè)樣品的元素分布均勻，由Bi、Yb、O、Pb、Zr、Ti和La組成。

圖2 BY-PZT基壓電陶瓷自然表面的SEM照片(a)～(e)和BY-PZT-La陶瓷的元素Mapping(f)

2.3 電學(xué)性能分析

圖3顯示了氧化物添加劑會(huì)顯著影響B(tài)Y-PZT基壓電陶瓷的壓電性能。通過(guò)不同價(jià)態(tài)的離子取代A位或B位陽(yáng)離子，產(chǎn)生鉛空位(V″Pb)或氧空位(V?)，使陶瓷“軟”或“硬”，以滿足各種要求。La3+在A位對(duì)Pb2+的取代屬于高價(jià)取代，也可稱為軟添加劑[25-27]。高價(jià)陽(yáng)離子取代低價(jià)陽(yáng)離子會(huì)存在更多的正電荷，為了保持電荷平衡，晶格會(huì)產(chǎn)生V″Pb，這將促進(jìn)離子的遷移和擴(kuò)散。如圖3(a)所示，適當(dāng)量的La2O3軟添加劑可以改善燒結(jié)致密性，提高壓電常數(shù)d33。根據(jù)硬摻雜原理，Mn2+/Mn3+在B位取代Ti4+/Zr4+會(huì)在晶格中產(chǎn)生一定數(shù)量的氧空位，氧空位會(huì)夾持鐵電疇壁的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而在常溫下對(duì)壓電效應(yīng)有一定貢獻(xiàn)。但在高溫下，這種夾持效應(yīng)會(huì)逐漸消退，從而導(dǎo)致材料的壓電性能降低(即熱退極化)，如圖3(b)所示。眾所周知，Ce和Cr兩種元素在化合物中常常存在兩種價(jià)態(tài)：Ce3+和Ce4+、Cr3+和Cr6+，所以CeO2和Cr2O3都屬于兼具軟、硬摻雜效果的兩性添加劑。從圖3(a)可以看到，在BY-PZT中添加Cr2O3過(guò)后，陶瓷的壓電系數(shù)明顯降低，這足以說(shuō)明Cr2O3主要起到了硬摻雜效應(yīng)。

當(dāng)材料用于水聲換能器檢測(cè)低頻信號(hào)時(shí)，靜水壓壓電系數(shù)(dh)可以反映材料的水聲換能特性。在圖3(a)中，BY-PZT-La壓電陶瓷具有最高的dh(dh=d33-2d31)，利于與聚合物制成新型壓電復(fù)合材料[28]。

圖3(b)顯示了BY-PZT基壓電陶瓷的熱退極化行為。將極化后樣品在不同溫度(25～400 ℃)下退火4 h，自然冷卻至室溫后測(cè)定壓電常數(shù)d33。所有樣品的d33在退火溫度低于300 ℃前維持穩(wěn)定，300 ℃后才開(kāi)始下降，表明樣品在300 ℃以內(nèi)的工作環(huán)境下能保持良好的壓電性能；在300 ℃退火后，樣品的d33直線下降，這可能是由于固有偶極子在高溫下發(fā)生劇烈熱振蕩而去極化[29]，以及逐漸開(kāi)始的鐵電-順電相轉(zhuǎn)變。當(dāng)退火溫度升高到TC以上時(shí)歸一化d33趨于零，表明樣品已經(jīng)完成了從鐵電相到順電相的轉(zhuǎn)變，電疇取向變得無(wú)序，壓電性消失。由圖3可知，BY-PZT-La壓電陶瓷具有最佳的壓電性能，d33(RT)=290 pC/N，dh=104 pC/N，在300 ℃退火4 h后，仍能保持在270 pC/N左右，表現(xiàn)出優(yōu)異的壓電性能和熱穩(wěn)定性。

圖3 (a)BY-PZT基壓電陶瓷的壓電系數(shù)；(b)BY-PZT基壓電陶瓷的熱退極化曲線

圖4(a)～(e)為BY-PZT基壓電陶瓷的徑向諧振頻譜,所有樣品在220～270 kHz內(nèi)出現(xiàn)諧振-反諧振現(xiàn)象，相位角出現(xiàn)極大值。圖4(f)為BY-PZT基壓電陶瓷的電學(xué)參數(shù)。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，BY-PZT-La陶瓷具有最高的kp=48.89%，同時(shí)兼具較高的Qm=82.73。取BY-PZT-La陶瓷進(jìn)行不同溫度下的諧振-反諧振測(cè)試，結(jié)果如圖4(g)所示。諧振頻率(fr)與溫度變化呈正相關(guān)，反諧振率(fa)與溫度變化呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)溫度高于350 ℃時(shí)，諧振與反諧振峰非常接近，直至消失。圖4(h)展示了kp、Np和Qm的溫度依賴性，頻率常數(shù)(Np)由式(1)計(jì)算[29]：

圖4 (a)～(e)BY-PZT基壓電陶瓷的徑向諧振頻譜；(f)各組分的Qm、Np和kp；(g)BY-PZT-La陶瓷諧振頻率隨溫度的變化；(h)BY-PZT-La陶瓷電學(xué)參數(shù)隨溫度的變化

Np=frD

(1)

式中：fr為諧振頻率；D為樣品直徑；Np單位為Hz·m。從高溫諧振譜可以看出，fr在350 ℃之前與溫度呈正相關(guān)，因此Np也隨溫度上升逐漸增大。同時(shí)Qm也隨溫度的升高而逐漸增加，達(dá)到325 ℃后開(kāi)始下降。kp在150 ℃之前保持穩(wěn)定，總之BY-PZT-La陶瓷在300 ℃后才出現(xiàn)性能退化，有望應(yīng)用于高溫環(huán)境。

2.4 介電性能

圖5(a)～(e)顯示了BY-PZT基壓電陶瓷在100 Hz～1 MHz下的相對(duì)介電常數(shù)(εr)的實(shí)部和介電損耗角正切值(tanδ)。TC由介電常數(shù)峰值相對(duì)應(yīng)的溫度決定，夾持狀態(tài)下TC由高頻處(1 MHz)的介電常數(shù)峰值對(duì)應(yīng)的溫度表示，BY-PZT-La陶瓷具有最高的TC為397 ℃。添加MnO2與La2O3時(shí)，BY-PZT-La陶瓷的介電損耗均降低。

為了進(jìn)一步研究BY-PZT基壓電陶瓷的介電性能與溫度變化的關(guān)系，使用介電常數(shù)的溫度系數(shù)(Tkε)來(lái)評(píng)估介電性能的溫度穩(wěn)定性，按式(2)[30]計(jì)算:

(2)

式中：εT和εT0分別是對(duì)應(yīng)于溫度T和室溫T0的相對(duì)介電常數(shù)。如圖5(f)所示，BY-PZT基壓電陶瓷的Tkε是與溫度相關(guān)的函數(shù)。在300 ℃時(shí)，純BY-PZT陶瓷介電常數(shù)的溫度系數(shù)較大(Tkε=6.85×10-3/℃)。添加不同氧化物后，Tkε均有所降低，BY-PZT-La陶瓷具有最佳的介電溫度穩(wěn)定性(Tkε=5.45×10-3/℃)和高的居里溫度。

從圖5中可以看到，在各個(gè)頻率下介電常數(shù)異常峰顯示出明顯的寬化特征，說(shuō)明BY-PZT基壓電陶瓷的各個(gè)樣品均有彌散相變行為[31-32]。通常，鐵電體居里溫度以上的介電行為符合居里-外斯定律[33]。

圖5 (a)～(e)BY-PZT基壓電陶瓷的介電溫譜;(f)BY-PZT基壓電陶瓷介電常數(shù)的溫度系數(shù)

(3)

式中：C是居里-外斯常數(shù);T0是居里-外斯溫度。通過(guò)公式(3)對(duì)各個(gè)組分在TC以上的介電行為進(jìn)行擬合,結(jié)果如圖6所示。所有樣品的T0

圖6 (a)～(e)BY-PZT基壓電陶瓷介電行為的居里-外斯定律擬合;(f)BY-PZT基壓電陶瓷的C和T0值

2.5 電阻抗譜

圖7是BY-PZT基壓電陶瓷樣品的變溫阻抗Cole-Cole圖。低溫阻抗曲線靠近虛軸(Z″)，表明陶瓷具有高絕緣性。隨著溫度的升高，曲線逐漸彎曲，靠向?qū)嵼S(Z′)，代表了晶粒與晶界不同的貢獻(xiàn)度。在555 ℃時(shí)，將各組分的Cole-Cole圖進(jìn)行對(duì)比，如圖7(f)所示，BY-PZT-Cr陶瓷具有比BY-PZT陶瓷更大的圓弧半徑，高溫阻抗值大可能與其晶粒異常長(zhǎng)大導(dǎo)致晶界數(shù)量減小有關(guān)(見(jiàn)圖2(b))。而添加其它添加劑的陶瓷只有BY-PZT-La陶瓷具有較大的圓弧半徑。在圖7(a)～(e)中，每個(gè)樣品的圓弧半徑隨著溫度的升高而減小，意味著阻抗隨溫度升高而降低。這可以解釋為隨著溫度的升高，空間電荷被釋放，同時(shí)更多的載流子被激活，載流子濃度和遷移速率都將提高，所以阻抗會(huì)逐漸降低。

圖7 (a)～(e)BY-PZT基壓電陶瓷的Cole-Cole圖;(f)555 ℃時(shí)各組分的Cole-Cole圖

為進(jìn)一步研究BY-PZT基壓電陶瓷優(yōu)異的電學(xué)性能，對(duì)BY-PZT-Cr陶瓷的電阻抗譜進(jìn)行深入分析。圖8(a)、(b)顯示了不同溫度下BY-PZT-Cr陶瓷的阻抗實(shí)部和虛部(Z′，Z″)隨頻率的變化。從圖8 (a)可以看到，在低頻時(shí)(<1 kHz)，阻抗的實(shí)部(Z′)是溫度的函數(shù)，與頻率相關(guān)性較小。隨溫度的增加，Z′單調(diào)減小。在高頻時(shí)(>1 kHz)，阻抗的實(shí)部(Z′)是頻率的函數(shù)，與溫度相關(guān)性較小。隨頻率的增加，Z′單調(diào)減小并趨于合并。圖8(b)阻抗虛部(Z″)同樣呈現(xiàn)相似的規(guī)律。這是由于低頻下載流子的長(zhǎng)程遷移受溫度的激活作用更大，且高溫下的缺陷更多，阻抗隨著溫度的增加而降低；而高頻時(shí)，載流子短程跳躍參與電導(dǎo)，當(dāng)頻率達(dá)到一定值越過(guò)勢(shì)壘后，隨著頻率的增加，載流子短程跳躍更加頻繁，遷移率增加，阻抗也會(huì)隨著頻率的增加而降低。同時(shí)所有溫度下高頻區(qū)域阻抗的合并也表明了空間電荷的完全釋放，這是由于材料的阻隔性能隨著溫度的升高而降低[34]。從圖8(b)中可以清楚地看到，Z″的最大值(Z″max)存在漂移現(xiàn)象，屬于典型的電弛豫現(xiàn)象。隨著溫度的升高，Z″max向高頻側(cè)移動(dòng)，表明弛豫時(shí)間隨溫度的升高而減小。隨著溫度的升高，Z″max減小并伴有峰的寬化趨勢(shì)，峰的寬化表明存在依賴于溫度的電弛豫現(xiàn)象[35]。

通常，載流子穿過(guò)晶粒和沿著晶界遷移，這將在晶粒和晶界產(chǎn)生等效電阻和等效電容。因此，主要傳導(dǎo)機(jī)制與陶瓷晶粒和晶界的響應(yīng)有關(guān)。低頻弛豫歸因于晶界的貢獻(xiàn)，而高頻弛豫歸因于晶粒[36]。為了說(shuō)明晶界和晶粒在不同階段的貢獻(xiàn)，使用Z-view軟件擬合復(fù)阻抗數(shù)據(jù)，通過(guò)R-CPE等效并聯(lián)電路模型計(jì)算得到晶粒晶界的電阻與電容，如圖8(c)所示。擬合結(jié)果表明，晶界電阻(Rgb約為6 300 Ω)大于晶粒電阻(Rg約為2 800 Ω)，且高溫下主要是由晶界在阻礙電導(dǎo)過(guò)程。

圖8 BY-PZT-Cr陶瓷的復(fù)阻抗譜

3 結(jié) 論

本論文研究了四種氧化物(CeO2、La2O3、MnO2和Cr2O3)摻雜對(duì)BY-PZT三元系壓電陶瓷微觀結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能的影響。主要結(jié)論為：(1)所有樣品均呈純四方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，摻雜Cr2O3的樣品平均晶粒尺寸最大；(2)BY-PZT陶瓷均表現(xiàn)為一級(jí)鐵電-順電相變，在350 ℃左右出現(xiàn)明顯的熱退極化；(3)摻雜MnO2的樣品Qm最高而摻雜CeO2的樣品抗熱退極化性能最好；(4)Cr2O3摻雜能夠顯著提高BY-PZT陶瓷的高溫電阻率，其R-CPE電路模型計(jì)算表明在高溫下陶瓷的晶界電阻對(duì)其傳導(dǎo)機(jī)制貢獻(xiàn)更大；(5)綜合來(lái)看，摻雜La2O3的樣品電學(xué)性能最佳(TC、d33、kp最高，且Tkε最小)，有望在300 ℃以下的高溫壓電器件中獲得應(yīng)用。