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压电陶瓷是一类重要的功能材料,被广泛应用于制作压电超声换能器、陶瓷滤波器、蜂鸣器、各种传感器和压电高压发生器等换能器件,以及近年来被应用于纺织机械行业的双晶片结构压电选针机。由于目前实际应用的压电陶瓷主要是以锆钛酸铅（PbTiO3-PbZrO3）为主要成份的三元系材料,其中氧化铅的含量高达70%以上。铅基压电陶瓷工业在生产和使用后的处理过程中给人类的生存环境带来了不可忽视的污染,直接威胁到人类的健康。随着人们对环境保护问题的关注,解决压电陶瓷工业领域中的铅污染问题变得日益重要,所以实现压电陶瓷元器件的无铅或少铅化生产成为当务之急。本论文针对当前具有实用、环保意义的铌钽酸钾钠无铅压电陶瓷及其应用-无铅压电变压器这一典型器件,结合目前国际上该领域的研究现状,开展了较为系统深入的研究工作。本论文首先从材料设计入手,通过研究铌酸盐无铅压电陶瓷的各种物理性质和掺杂特性,寻找出综合性能优异的无铅压电陶瓷材料,并对其物理性能作出了合理的解释。其次,采用面向应用的研究思路,利用改性的压电陶瓷制备了圆盘型压电变压器。硕士期间的工作主要包含了铌钽酸盐压电陶瓷的改性研究,以及无铅材料在压电陶瓷变压器中的应用两大部分。铌钽酸盐压电陶瓷和无铅压电变压器是经过查阅大量相关科技文献而确定的研究对象,是本工作认为最有研究价值的一类无铅压电材料和具体压电器件。材料的制备方面,采用传统固相反应法制备了铌钽酸钾钠(（K,Na）（Nb,Ta）O3（简写为KNNT）系列压电陶瓷,并研究了材料的制备条件、微观结构、介电性质和压电性质。其中,基础研究部分研究了Ta含量和K,Na比例变化对陶瓷微观结构、相变、以及介电、压电性质的影响;实用研究部分针对压电变压器对压电材料性能的要求,对KNNT做了掺杂改性研究。研究发现掺入适量K4CuNb8O23（KCN）和MnO2可以大幅度提高KNNT陶瓷的机械品质因数Qm,有效降低介电损耗tgδ,使材料呈现明显的“硬”性压电陶瓷特性,从而可能替代铅基压电陶瓷在压电变压器中获得应用。最后得到了优化配方为:KNNT+1.0mol%KCN+0.5mol%MnO2的高性能压电陶瓷,其机械品质因数Qm=1563,介电损耗在测试频率1kHz下为tgδ=0.4%,机电耦合系数kp=42.2%,压电常数d33=96pC/N。采用机电等效网络方法分析了Rosen型压电变压器模型的等效电路,参考其空载升压比公式,选择适合制备变压器的改性KNNT陶瓷,制备了系列不同输入、输出电极面积比的圆盘型压电陶瓷变压器。研究了圆盘型压电变压器的阻抗特性和升压比特性,并对驱动电路做了初步研究。制备了圆盘型压电陶瓷变压器样机,并得到了超过42倍的最大空载升压比。