近年来,三元压电单晶Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PIN-PMN-PT)凭借其较高的居里温度Tc、较高的相转变温度TR-T以及优异的压电性能而备受关注。压电单晶材料虽然性能优异,但在制备工艺上普遍存在着生产成本高、生长周期长、单晶组分均一性差、尺寸小等问题,严重限制了它们的实际应用。而传统固相反应法所制备的压电多晶陶瓷虽然其性能远不及同组分压电单晶材料,但其制备工艺简单且品质稳定。因此,本论文以PIN-PMN-PT压电陶瓷为研究对象,利用晶体自身所具有的各向异性,通过模板晶粒生长技术制备织构化压电多晶陶瓷,以期通过稳定的制备工艺,获得在压电性能方面可与同组分单晶相媲美的陶瓷材料。首先研究了二维片状模板晶粒的制备工艺与生长机理;然后通过模板晶粒生长技术制备了织构化压电陶瓷,并详细分析了织构行为的演变过程;最后将掺杂工艺与模板晶粒生长技术相结合,开发设计了低温烧结的织构化压电陶瓷材料。本文的主要研究内容和结论如下:1)通过熔盐反应与拓扑微晶转换反应相结合的方法,制备钙钛矿结构的片状BaTiO3(BT)和SrTiO3(ST)模板晶粒。系统研究了熔盐种类、烧结温度以及保温时间对BT和ST模板晶粒的相结构和微观形貌的影响,制定出制备理想化片状BT和ST模板晶粒的最优工艺条件。此外,详细分析了片状模板晶粒的生长机理。相比用Sr3Ti2O7为前驱体制备片状ST模板晶粒,该方法成功使其合成温度降低了近300ºC。2)通过熔盐反应与拓扑微晶转换反应相结合的方法,制备A位复杂钙钛矿结构的(Sr, Ba)TiO3(SBT)模板晶粒。拓扑微晶转换反应的实质是离子交换。在该实验中,由于多个相互交换的离子间的半径不同,使得反应过程中离子浓度对反应产物会有较大影响,因此,实验中首先以拓扑微晶转换法的反应机理为依据,研究了反应物之间的摩尔比对目标产物的影响。然后详细研究了合成A位复杂钙钛矿结构的片状SBT模板晶粒的最优工艺条件。该部分研究内容,将钙钛矿结构的片状模板晶粒扩展为A位复杂体系,为制备织构陶瓷提供了更多模板晶粒的选择。3)采用两步铌铁矿前驱体反应法,制备36PIN-30PMN-34PT陶瓷材料。系统研究了36PIN-30PMN-34PT陶瓷的烧结特性。研究结果发现:当烧结温度为1240ºC时,36PIN-30PMN-34PT压电陶瓷的性能最优:εr=2600,tanδ=0.014,Tc=240ºC,Pr=31.8μC/cm2,Ec=9.5kV/cm,d33=445pC/N,kp=48%。4)利用模板晶粒生长技术制备织构化36PIN-30PMN-34PT陶瓷材料。一方面,系统研究了模板含量对织构36PIN-30PMN-34PT压电陶瓷的取向度、微观形貌以及电学性能的影响。研究表明,当BT模板含量为5wt%时,织构36PIN-30PMN-34PT压电陶瓷的织构度最高为95%,压电性能也得以大幅度提升,压电系数从445pC/N升高至780pC/N。另一方面,详细分析了织构化陶瓷的生长机理。此外,对于通过模板晶粒生长技术制备的织构陶瓷,模板晶粒是存在于最终的织构陶瓷内部的。不同种类的模板晶粒对最终的织构陶瓷的性能有着不同的影响。因此,本论文也系统研究了不同模板晶粒对织构36PIN-30PMN-34PT压电陶瓷的织构度以及电学性能方面的影响。研究结果发现,在该体系中,ST和SBT模板晶粒的热稳定性和化学稳定性远不如BT模板晶粒,因此片状BT模板晶粒织构的36PIN-30PMN-34PT压电陶瓷的织构度和压电性能最优。该部分研究内容,成功对36PIN-30PMN-34PT陶瓷进行了织构化处理,使得其压电性能得以大幅度提升,推动了压电陶瓷材料的进一步发展与应用。5)在36PIN-30PMN-34PT陶瓷体系中引入烧结助剂Li2CO3,成功使其烧结温度降低了300ºC。系统研究了不同Li2CO3添加量对36PIN-30PMN-34PT陶瓷相结构、微观形貌以及电学性能的影响。结果发现,当Li2CO3烧结助剂的添加量为0.5wt%时,36PIN-30PMN-34PT陶瓷样品的压电性能达到最优:d33=450pC/N,kp=49%。该部分研究内容,解决了36PIN-30PMN-34PT陶瓷体系与普通金属电极共烧的难题,为其在多层压电器件中的应用打下了基础。6)通过模板晶粒生长技术与掺杂技术相结合的实验方法,开发设计了低温烧结的织构化36PIN-30PMN-34PT陶瓷。并详细研究了其物相、微观结构、介电、铁电和压电性能。研究发现,由于引入Li2CO3烧结助剂,即使在较低的烧结温度(950ºC)下,织构36PIN-30PMN-34PT压电陶瓷依然表现出了较高的取向度(62%),其压电性能也得以提升(d33=560pC/N)。该部分研究内容,使压电陶瓷材料在降低烧结温度的同时,压电性能也得到改善。