超声电机应用领域的不断拓展,给压电陶瓷提出了更高的要求。长期以来,高性能压电陶瓷的研发工作主要围绕PZT压电陶瓷开展。其中,PZT–PMS三元系压电陶瓷在准同型相界附近展现出了高机械品质因数和机电耦合系数,被认为是一种具有大功率应用前景的压电陶瓷。为进一步提高该体系的压电性能,本课题在PZT–PMS三元压电陶瓷的基础上制备出PZT–PMS–PIN四元大功率压电陶瓷,并对其相结构、电学性能、居里温度以及大功率特性进行了研究。此外,为解决大外径行波型旋转超声电机上使用的圆环形压电陶瓷加工困难的问题,本文还探索了流延成型技术制备TRUM–60型超声电机上使用的圆环形PZT–PMS–PIN压电陶瓷的工艺方法。为确定PZT–PMS–PIN压电陶瓷的最佳烧结温度区间,实验研究了不同烧结温度对0.94Pb(Zr_0.5Ti_0.5)O₃–0.05Pb(Mn_1/3Sb_2/3)O₃–0.01Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃压电陶瓷相结构、显微形貌以及压电性能的影响。测试结果表明,当烧结温度为1150℃时该压电陶瓷综合性能最佳:d₃₃=432pC/N,k_p=0.62,ε_r=1690,tanδ=0.0040,Q_m=1322,E_c=13.5kV/cm,P_r=11.921?C/cm²。使用前驱体两步反应法制备了（0.95-x）Pb（Zr_yTi_z）O₃–0.05Pb(Mn_1/3Sb_2/3)O₃–xPb(In_1/2Nb_1/2)O₃（x=0.01mol,0.03mol,0.05mol,0.07mol;y/z=46/52,48/52,50/50,52/48,54/46）压电陶瓷并进行了相结构和相关性能的研究。实验结果表明,随着锆钛比的减小,PIN含量在0.01⁰.07mol之间的四组组分均发生了由三方相向四方相的过渡转变,证明了准同型相界区域的存在。压电性能方面,当PIN的含量为0.01mol和0.03mol时,PZT–PMS–PIN四元体系在锆钛比为50/50处压电性能最佳;而当PIN的含量为0.05mol和0.07mol时,在锆钛比为48/52处压电性能最佳。随着PIN含量的增加,（0.95-x）PZT–0.05PMS–xPIN压电陶瓷的准同型相界逐渐向低锆钛比一侧偏移。此外,（0.95-x）Pb（Zr_yTi_z）O₃–0.05Pb(Mn_1/3Sb_2/3)O₃–xPb(In_1/2Nb_1/2)O₃体系的tan?基本上处于0.5%以下,而Q_m保持在1000以上,表现出优异的大功率压电陶瓷性能特征。大功率测试结果表明:PIN含量为0.01mol且Zr/Ti=50/50的压电陶瓷组分在温升20℃时的最大振动速率达到了0.78m/s,明显高于商用PZT–8大功率型压电陶瓷（0.4m/s）。使用流延成型法制备了应用于TRUM–60型超声电机的圆环形PZT–PMS–PIN压电陶瓷,探索了从浆料制备、流延到生片叠层、热压、排胶烧结、最后到陶瓷激光切割和分区极化的整个工艺流程,并得出了相关工艺参数。