基于环境友好型的发展理念,压电材料无铅化已经是材料科学领域重要的研究课题。近年来,铌酸钾钠(KNN)压电陶瓷由于其优异的压电性能和高的居里温度得到了快速发展。但是,其综合性能还难以与铅基压电陶瓷相媲美,离规模化生产,市场化应用还有很长一段路要走。因此,通过各种策略提高其压电性能成为目前主要任务之一。本文主要采用第二组元引入,离子取代和非化学计量设计等手段来提高烧结陶瓷的压电性能,详细研究了陶瓷的相结构,微观形貌和宏观电学性能之间的关系。本文的主要研究内容如下:(1)通过(Bi_0.5Li_0.45Ag_0.05)(Zr_0.98Hf_0.02)O₃的掺杂含量调控成功在室温下构建了R-T相界,实现了压电响应的增强。采用固相烧结法制备了(1-x)K_0.48Na_0.52Nb_0.96Sb_0.04O₃-x(Bi_0.5Li_0.45Ag_0.05)(Zr_0.98Hf_0.02)O₃-0.2 wt%Fe₂O₃(KNNS-x BLAZH-Fe)陶瓷,重点研究了陶瓷的相结构、微观形貌与电学性能之间的关系。研究表明,当BLAZH的掺杂量为0.035≤x≤0.05时,陶瓷呈现R-T两相共存。在x=0.035时,陶瓷的综合性能达到了最佳(d₃₃=343 p C/N,d^*₃₃=410 pm/V,T_C=270℃)。(2)在二元陶瓷的基础上,通过微量Fe离子的取代实现了压电性能的进一步增强。采用固相烧结法制备了0.96K_0.48Na_0.52Nb_0.96Sb_0.04O₃-0.04Bi_0.5-xFe_xAg_0.03Na_0.47Zr O₃(KNNS-BF_xANZ)系列陶瓷,详细研究了Fe离子取代对陶瓷相结构、微观形貌及电学性能的影响。研究表明,微量Fe离子取代能在不影响居里温度的前提下,调节相变温度(T_R-O/T_O-T),并释放O相。同时,能够使陶瓷的综合性能得到进一步的提升。当Fe的掺杂含量为x=0.006时,获得了最佳的综合性能(k_p=0.56,d₃₃=464 p C/N,T_C=240°C)。(3)在KNNS-BNZ陶瓷基础上,通过Zr的非化学计量设计调控有效增强了陶瓷的压电性能。采用固相烧结法制备了0.96(K_0.48Na_0.52)(Nb_0.96Sb_0.04)O₃-0.04(Bi_0.5Na_0.5)Zr_1+xO₃陶瓷,重点研究了Zr的非化学计量比对陶瓷相结构、畴结构和电学性能的影响。研究表明,制备的陶瓷均呈现纯R相的钙钛矿结构。陶瓷的微观结构和宏观电学性能对Zr含量变化十分敏感。当Zr过量5%时,获得了综合性能最优的陶瓷组分(d₃₃=351 p C/N,P_r=24.26μC/cm~2,E_C=10.77 k V/cm)。此外,提出了缺陷偶极子和电畴的偏转模型并探讨缺陷对其性能的影响。(4)通过FeInO₃的引入,在二元陶瓷基础上设计了新的三元陶瓷体系,有效增强了陶瓷的压电性能。该工作采用固相烧结法制备了(0.96-x)(K_0.48Na_0.52Nb_0.96Sb_0.04)O₃-0.04(Bi_0.5Ag_0.5)Zr O₃-x Fe In O₃陶瓷,重点研究了Fe In O₃含量对陶瓷相结构、微观形貌和电学性能的影响。研究表明,Fe In O₃的加入使R相分数降低,T相分数升高。同时,大幅度提高了陶瓷的致密度。当Fe In O₃的含量为x=0.006时,获得了最佳综合性能的陶瓷组分(k_p=0.575,d₃₃=552 p C/N)。