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铋基钙钛矿结构电子材料由于其独特的介电、铁电、压电等方面的性能而备受关注,其中,铁酸铋（BiFeO3,BFO）是唯一室温下同时具有铁电序和反铁磁序的多铁材料,表现出良好的电磁学特性、半导体特性、阻变特性和气敏性能等;此外,钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,BNT)则是一种具有优良压电性能的材料,通过与钛酸铋钾（Bi0.5K0.5TiO3,BKT）等按一定比例复合,在构成准同型相界（MPB）基础上改性,会表现出高的电致应变性能和优良的介电调谐性能等。因此,本论文以BiFeO3和Bi0.5Na0.5TiO3基材料为研究对象,采用固相反应法、溶胶凝胶法和水热法等方法,对其进行A位离子取代或复合改性,并研究了取代复合对其铁电、压电、介电调谐、电致应变以及气敏等性能的影响规律。采用固相反应法制备了A位La取代的BiFeO3（Bi1-xLaxFeO3,BLF）陶瓷,研究取代比例对其电学非线性的影响。在不同气氛下对BLF进行热处理并测试分析电学性能,发现BLF电导机制属于p型空穴导电机制,热处理气氛的氧分压越高导电性越好。BLF存在非线性伏安特性,当外电场超过一定阈值之后,电流大幅增加,电阻明显减小,非线性系数随La取代量的减少而增加,随温度的升高而增加,随热处理气氛氧分压的增加而增加,经过氧气退火处理的BLF非线性系数最高。指出这种阻变效应来源于其铁电畴与畴壁处的微观电子异质结构,铁电畴与畴壁的导电性存在差异而导致畴壁处存在整流效应。采用溶胶凝胶法制备了A位Ba取代的BiFeO3（Bi0.9Ba0.1FeO2.95,BBFO10）粉体,研究了其对几种典型挥发性气体的气敏性能。BBFO10比纯BFO的气体探测灵敏度有大幅提高,并具有快速的响应恢复速度、良好的气体选择性和长期稳定性。实验得出由于BBFO10比BFO粉体的比表面积大,在气敏反应过程中与气体分子接触吸附的面积增大,有利于提高反应敏感度。另外由于二价Ba2+离子部分取代三价Bi3+离子,使得BBFO10中氧空位浓度增加,也有利于提高BBFO10的气敏性能。采用水热法和微波水热法制备了BiFeO3和A位Ce取代的BiFeO3（Bi0.9Ce0.1FeO3,BCFO）粉体,研究了其磁学特性。微波水热法制备的BFO表现出顺磁性,而水热法制备的BFO和BCFO-H表现为弱铁磁性,Ce的部分取代明显提高了BCFO的磁学性能,这是由于内外层轨道杂化电子迁移以及离子半径的差异使BFO的螺旋调制结构发生变化而导致。制备了（1-x）（0.8BNT-0.2BKT）-xNaNbO3（BNKT-xNN）陶瓷,研究了其应变、铁电和介电性能随组分和温度的变化规律。结果表明,随着NN含量的增加,BNKT-xNN逐渐从非遍历性弛豫铁电体转变为遍历性弛豫体,表现为铁电相-弛豫相转变温度TF-R从室温以上逐渐降至室温以下,压电系数d33大幅下降,电滞回线从饱和回线变成瘦腰状,应变S-E曲线由蝴蝶形转变为芽形。非遍历性弛豫体组分在电场作用下发生不可逆相变,从赝立方相转变三方相,升温至TF-R温度以上应变大幅增加。属于遍历性弛豫体组分的BNKT-0.04NN在室温下的电致应变0.445%、Smax/Emax值可达810 pm/V,大应变来源于电场激发的遍历性弛豫相与铁电相之间可逆相变。研究了BNKT-xNN陶瓷的介电调谐性能、热释电性能及导电机制,材料均表现出显著的介电非线性调谐性能,且随着NN含量的不同其介电调谐行为表现不同,作为非遍历弛豫体的组分在场致相变前后介电调谐行为由非线性转变为线性关系,遍历性弛豫体的组分则始终保持非线性关系。BNKT-xNN的导电机制属于n型电子导电机制,其电导率随热处理氧分压浓度的降低而增加,其电导激活能随热处理氧分压浓度的降低而降低。研究了（1-x）（0.8BNT-0.2BKT）-xBiMg2/3Nb1/3O3（BNKT-xBMN）陶瓷的应变、铁电和介电性能随组分和温度的变化规律。BNKT-x BMN的物相为赝立方相,作为非遍历性弛豫铁电体的BNKT-0BMN在室温下表现为典型的铁电体特征,在电场作用下发生不可逆相变。BNKT-0.02BMN为遍历性弛豫铁电体,电致应变值可达0.431%,在较低的电场强度40 kV/cm下,Smax/Emax即可高达862 pm/V,具有较高的场致应变效率,因而适合实际应用。