钛酸铋钠基压电陶瓷由于具有较高的剩余极化强度(P_r~38μC/cm~2)和居里温度(T_m~300℃),被认为是最有可能取代锆钛酸铅(PZT)等铅基材料的压电陶瓷之一而被广泛研究。但是目前NBT-BT体系陶瓷的压电性能与传统铅基压电陶瓷相比存在一定的差距,因此仍需进一步研究改善其性能。目前来说,大部分工作者的研究集中在通过不同离子掺杂,探索该体系陶瓷在不同领域的综合性能,却少有研究缺陷对其电学性能的影响,导致该材料的商用化始终收效甚微。针对这一问题,本文从调控显微结构与缺陷的方式去提升陶瓷的压电性能,以期获得同时具有较高压电性能和良好温度稳定性的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷。研究内容共分为以下三个部分:(1)采用传统固相法制备出0.94Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.06Ba TiO₃陶瓷(简写为NBT-6BT),本实验系统地研究了NBT-6BT陶瓷的晶粒尺寸效应,利用一步烧结与两步烧结法制备出晶粒尺寸为0.72-1.84μm的NBT-6BT陶瓷,研究了晶粒尺寸效应对陶瓷的晶体结构、介电、压电以及铁电性能的影响。结果表明:在晶粒尺寸为1.24μm时,相对介电常数与压电系数以及机电耦合系数分别达到最大值(ε_r=2400、d₃₃=150 p C/N和k_p=29.5%)。NBT-6BT陶瓷的剩余极化强度P_r随晶粒尺寸的增大而提高,而矫顽场E_c呈现出相反的趋势。本实验研究表明控制铁电材料的晶粒尺寸是获得优异的综合性能的有效手段。(2)采用固相法将Ho₂O₃引入0.94Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.06Ba TiO₃钙钛矿结构压电陶瓷,制备出NBT-6BT:x Ho₂O₃(x=0.15)陶瓷,并系统地研究淬火工艺对陶瓷的铁电、压电性能以及上转换发光性能的影响。实验结果表明,通过测试淬火后样品的介电、压电和铁电性质,发现T_d可以通过淬火工艺得到改善(淬火后温度从74℃提高到99℃)。根据X射线光电子能谱(XPS)和样品激活能结果分析,提高T_d的原因是由于氧空位浓度的增加,导致畴壁钉扎效应和晶格畸变程度的增加。同时,样品的上转换发光强度可以通过引入更多的氧空位来调节。因此淬火工艺是提高NBT基压电陶瓷温度稳定性的有效方法。(3)采用固相法制备了NBT-6BT:xCuO(x=0.1)陶瓷,陶瓷样品经过高温淬火处理后,通过XRD、XPS等测试技术对样品的结构进行表征,并测试其介电、铁电、压电性能。实验结果表明淬火后样品的退极化温度得到了极大的提升,从正常烧结样品的退极化温度78°C提升到了135°C,并且保留了较高的压电活性(147 p C/N)。通过应用XPS等测试技术表明,T_d提升主要是源于淬火使样品的氧空位浓度增加,导致了畴壁的钉扎与晶格畸变的提升。