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压电陶瓷是实现机械能(包括声能)与电能相互转换的一类重要功能材料，在传感器、驱动器、超声换能器、谐振器、滤波器、蜂鸣器、电子点火器等各种电子元件和器件方面有着广泛的应用。目前对压电陶瓷的研究和生产主要集中在传统的以锆钛酸铅(PZT)为基的多元系含铅陶瓷。由于铅对人体和环境的危害性，传统的铅基压电陶瓷的应用受到极大挑战。因此，发展无铅系环境协调性压电陶瓷成为电子材料领域的紧迫任务之一。
在目前研究的无铅压电陶瓷材料中，钙钛矿型无铅压电陶瓷如(Na，K)0.5Bi0.5TiO3(NKBT)及K0.5Na0.5NbO3(KNN)体系具有较高的居里温度和相对较好的压电性能，被认为是最重要的可望取代铅基压电陶瓷的无铅体系。但是，未经改性的无铅陶瓷其性能远低于铅基压电陶瓷。目前对无铅陶瓷的改性研究主要包括掺杂改性和晶粒定向。晶粒定向技术是利用材料性能各向异性的特点，使陶瓷内部晶粒定向排列，从而让陶瓷材料的性能达到或接近单晶的水平。模板晶粒生长法(TGG/RTGG)是最常用的晶粒定向方法。本研究目的是希望通过掺杂改性和模板晶粒生长法(TGG/RTGG)的综合运用，获得具有良好压电性能和较宽温度使用范围的压电陶瓷材料。本义工作主要分为以下几个部分：
分别采用传统固相法和熔盐法制备了K0.5Bi0.5TiO3陶瓷，研究了不同反应机制对粉体形貌的影响及对比了两种陶瓷的介电和压电性能。采用普通固相烧结法制备了(1-x)K0.5Bi0.5TiO3-xBiFeO3(KBF100x)二元体系，确定了该陶瓷体系的四方-三方准同型相界(MPB)位于x=0.10～0.15之间。KBF10：εr==353，tanδ=5.8％，d33=76pC/N，kp=18％，Tc=328℃；
采用固相烧结法制备了(1-y)(K0.5+xNa0.5-x)NbO3-yLiNbO3二元体系，研究了K/Na组成比对该体系相结构和压电性能的影响，结果表明随K/Na成分比增大，陶瓷多形性转变(polymorphic transformation)相界逐渐向富Li方向移动，由此带来一系列的效应：LiNbO3在KNN晶格中的“溶解度”增加；陶瓷的最佳烧结温度下降；居里温度升高。综合性能最好的配方是[Li0.08(K0.6Na0.4)0.92]NbO3:d33=231pC/N，kp=43％，Pr=12.4μC/cm2，Ec=17.6kV/cm，Tc=472℃。该体系的居里温度最高达到504℃，超出了以往文献中所报道的数值，该高居里点陶瓷也具有优良的压电性能。[Li0.16(K0.7Na0.3)0.84]NbO3：d33=157pC/N，kp=34％,Tc=504℃。
用熔盐法制备了多种形态各向异性明显的模板晶粒，如Bi4Ti3O12(BIT)和K0.5Bi0.5TiO3(KBT)等，研究了模板晶粒制备过程中各反应参数的变化对反应过程和模板形貌的影响。采用模板晶粒生长法制备了NKBT定向陶瓷，研究了不同模板晶粒对陶瓷晶粒取向度、致密化程度、电学性质等方面的影响，陶瓷晶粒的烧结机制和定向生长机理，不同的材料体系其性能较传统方法的同类陶瓷的改进等方面。结果表明，局部化学法制备的具有片状形貌，各向异性程度高的KBT晶粒适合于TGG法制备NKBT定向陶瓷，能够获得良好的压电性能：d33=172 pC/N，kp=34％，kt=43％。