中文摘要：

本项目拟以新近提出的"含三相临界点的准同相界"压电理论为指导，一方面在已经获得的具有高压电性能的锆钛酸钡钙陶瓷（d33为620皮库/牛顿，压电性能方面超越含铅陶瓷）中运用掺杂不同种类不同含量的点缺陷的方法来获得类似锆钛酸铅的"硬性"和"软性"性能，以满足不同条件下的服役要求；并且系统的研究掺杂铁电体在准同相界附近的时效现象和微观机理。另一方面广泛在钙钛矿结构的无铅陶瓷体系中，按照相律来构造含三相临界点的准同相界，进一步验证压电新理论，寻找更优的无铅压电材料。本项目选题具有明确的应用需求和较好的前期工作积累，将进一步推进环境友好的无铅压电材料的研究；同时对准同相界处铁电体时效行为的理论研究也具有重要的学术意义。

结论摘要：

本项目基于“点缺陷对称性原理”和“含三相共存点的准同相界”两个理论，对已获得的压电陶瓷进行改性并致力寻找新的性能优秀的无铅压电陶瓷。首先，揭示了不同铁电体系中“硬性”掺杂对于铁电畴结构钉扎效应的强弱的关键在于局部结构而非平均结构即离子半径和离子位移极化的大小决定了氧空位跃迁的难易程度，从而影响缺陷偶极电场的大小和电畴钉扎效应的强弱；并在“硬性”掺杂的钛酸锶铅陶瓷中获得了在获得了可调节的数字开关式大电致形变。其次，完善了“含三相共存点的准同相界”理论，揭示了压电性能最优的成分/温度对应于四方相和菱方相共存的小型化畴，这种由低各向异性造成的微观组织形貌是大压电性能产生的关键；提出了三相共存点是弱一级相变的热力学本质；并在该理论的指导下，开发了新的可与最优铅系材料相匹敌无铅压电材料体系 - Ba(Hf0.2Ti0.8)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3。再次，通过掺杂的方法获得“软性”和“硬性”锆钛酸钡钙陶瓷，并系统研究准同相界处铁电体的时效行为。实验结果表明受主锰掺杂的锆钛酸钡钙陶瓷压电性能下降，但温度稳定性提高，且锰掺杂的准同相界附近的锆钛酸钡钙陶瓷时效处理后无可逆畴翻转现象；而施主铌掺杂的锆钛酸钡钙陶瓷其性能急剧下降。原计划中的各项内容均已开展，其中一些内容取得了较为重要的研究成果。