PZT压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转换,在民用及国防等诸多领域都有非常重要的应用。未掺杂的PZT压电陶瓷压电性能不高,掺杂改性能有效改善其性能,使其适合于不同场合的应用。利用其它钙钛矿化合物与PZT形成三元体系是一种常用的掺杂方法。三元体系压电陶瓷组成调节范围较广,比PZT更容易烧结,性能也更优异,因此,以PZT为基础的三元体系压电陶得到了广泛的研究。常见的三元体系压电陶瓷如Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PZT（PMN-PZT）、Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-PZT（PZN-PZT）等虽然在准同型相界（MPB）处具有较高的压电性能,但其居里温度仅在200°C附近,而且在居里点以下还存在三方-四方相变,其相变温度T_rt仅约100°C,因此这些陶瓷使用温度范围较窄。获得同时具备高居里温度及高压电性能的新型三元体系压电陶瓷是本领域的前沿及热点研究方向。Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃（PYN）为复合钙钛矿结构反铁电材料,其居里温度（302°C）远高于PMN及PZN等复合钙钛矿结构铁电材料,因此通过使PZT与PYN形成三元体系,有望获得同时具有高压电性能及高居里温度的新型压电陶瓷。本论文选取Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-PbZrO₃-PbTiO₃（PYN-PZT）三元体系压电陶瓷为研究对象,采用传统的固相合成工艺制备PYN-PZT陶瓷。通过调节Zr/Ti比,获得了具有高压电活性的准同型相界组成。并且在此基础上,添加MnO₂、WO₃对PYN-PZT陶瓷进行掺杂改性,研究不同掺杂对材料介电性能、压电性能的影响。为了获得最佳的制备工艺,本论文首先研究了烧结温度对PYN-PZT材料的性能影响。通过对比不同温度烧结的PYN-PZT陶瓷的压电性能,获得了这种材料的最佳烧结温度,并分析了陶瓷致密度及铅挥发等因素对其性能的影响。在此基础上,制备了33Pb(Yb_1/2Nb_1/2)O₃-（67-x）PbZrO₃-x PbTiO₃（PYN-PZT）陶瓷材料,固定PYN含量,通过改变Zr/Ti比来调节材料物相组成及其压电、铁电性能。结果显示,随着Ti含量的增加,材料的晶体结构逐渐由三方相向四方相转变,当x=0.48时,陶瓷存在三方-四方共存的晶体结构,即组成位于其准同型相界（MPB）。性能测试结果显示,PYN-PZT陶瓷在MPB附近偏四方相组成,即x=0.49时有着最佳的铁电、压电性能,其部分性能参数为:居里温度T_c=379°C,tanδ=0.58,K_p=0.50,d₃₃=400pC/N,P_r=35μC/cm²,E_c=20kV/cm,Q_m=58。为了调节PYN-PZT陶瓷的性能,使之能适应于不同的应用场合,本论文进一步研究了PYN-PZT陶瓷的掺杂改性。首先研究了MnO₂掺杂的33PYN-18PZ-49PT压电陶瓷。研究发现:少量的MnO₂掺杂基本不改变材料的晶体结构。随着MnO₂掺杂含量的增加,PYN-PZT陶瓷的居里温度略有降低,压电常数与机电耦合系数显著减小,而机械品质因子Q_m则明显增加,这些性能变化意味着MnO₂起到了硬性掺杂的作用。对比极化前后的电滞回线与电致应变可以发现:极化后由于缺陷偶极子的定向排列,在陶瓷中产生了较大的内偏场,因此极化后陶瓷的电致应变曲线明显不对称。本论文也进一步研究了氧气氛烧结对陶瓷性能的影响。结果显示:氧气氛烧结后,陶瓷的致密度提高,压电性能明显增加,同时Q_m也略有增加。此研究结果说明,氧气氛烧结不会减少硬性掺杂压电陶瓷中的氧空位,有利于同时提高陶瓷的压电性能及机械品质因子。PYN-PZT陶瓷在B位存在多种价态的离子。本论文进一步添加WO₃以期获得高价离子掺杂的软性陶瓷。研究发现,不同W⁶⁺掺杂含量的陶瓷具有不同的最佳烧结温度。W⁶⁺在PYN-PZT中的固溶度受烧结温度影响,因此相结构、压电性能上也随烧结温度而发生变化。介电及铁电压电性能测试显示:W⁶⁺掺杂后PYN-PZT陶瓷的居里温度基本保持不变,但铁电-顺电相变峰弥散程度增加;W⁶⁺掺杂后PYN-PZT陶瓷的介电常数、压电系数、剩余极化强度均降低,Q_m略有提高。因此,W⁶⁺未能如预期显示软性掺杂特性,这可能与W⁶⁺在PYN-PZT陶瓷中的固溶度低,容易在晶粒表面形成第二相有关。综上所述,本论文系统研究了PYN-PZT三元体系压电陶瓷的结构与性能,获得了具有高居里温度高压电活性的准同型相界组成;进一步研究了MnO₂、WO₃等不同价态离子掺杂PYN-PZT基压电陶瓷,获得了不同掺杂离子对材料结构及性能的影响规律;获得了具有高居里温度、良好压电性能及高Qm的压电陶瓷。本论文的研究结果不但有利于推动PYN-PZT这类具有高居里温度陶瓷的实际应用,同时对于深入开展相关研究,以进一步提高材料的性能也有重要的借鉴意义。