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钛酸铋钠-钛酸钡(Na0.5Bi0.5TiO3-x%BaTiO3,简称NBT-x%BT)固溶体体系被认为是潜在的无铅压电陶瓷。该体系在x=6～7附近形成具有准同型相界（MPB）结构组分,显示出增强的压电性能。但是该MPB相界附近的相结构复杂,钛氧八面体的面内倾转和面外倾转之间的转化导致极化后的NBT-x%BT材料出现一个较低的退极化温度,对其实际应用造成障碍。钙钛矿结构ABO3的氧八面体倾转结构与A位和B位原子半径有关。本文以NBT陶瓷作为出发点,研究了不同离子半径的Mg2+（0.065nm）、Ca2+（0.099nm）、Sr2+（0.113nm）对二元固溶体NBT-x%BT陶瓷A位离子取代引起的结构与性能影响。通过对陶瓷试样结构、介电、铁电、压电性能的分析,探究了M:NBT-x%BT（M=Mg,Ca and Sr）无铅压电陶瓷成分-结构-性能之间的内在联系。首先,通过制备NBT及NBT-x%BT（x=2、4、6、8、10、12）陶瓷试样,确立了本文中压电陶瓷合适的制备工艺;NBT陶瓷晶粒呈规则的立方体外形,X射线衍射分析表明其显示单斜相的特征;具有较小的弥散型相变系数1.62;通过电滞回线的测试可知矫顽场为44kV/cm,剩余极化强度为32μC/cm2,室温下可逆储能密度0.108J/cm3,储能效率为2.14%。NBT-x%BT在MPB附近为三方相与四方相共存结构,随着三方相与四方相含量比值的不断减小,使得压电常数由55pC/N增大到x=6的最大值103pC/N;Ba2+的加入使得试样弛豫性增强,矫顽场逐渐降低;储能密度先增大后减小,在x=8处达到最大0.418J/cm3,并且储能效率达到最大值33%。通过A位掺杂取代,研究了离子半径的不同对二元固溶体结构与性能的影响。相较于Na+（0.095nm）与Bi3+（0.096nm）而言,较小的Mg2+（0.065nm）导致基体陶瓷晶粒尺寸变大,介电损耗增加,压电性能下降;而离子半径较大的Ca2+（0.099nm）与Sr2+（0.113nm）使得基体陶瓷晶粒尺寸不断减小,压电性能均在x=8处达到最大,NBT-8%（Ba,Mg）T为97pC/N;NBT-8%（Ba,Ca）T为85pC/N;NBT-8%（Ba,Sr）T为91pC/N,相比基体陶瓷有所下降,这可能与形成的片层状形成层有关;但在储能方面有了较大提高,随着掺杂离子半径的增大,可逆储能密度均不断增加,分别在x=12处达到0.302J/cm3、0.423J/cm3、0.537J/cm3,同时储能效率也达到最大,分别为43%、59%和73%。通过拉曼散射实验对不同掺杂试样进行表征,光谱中从400cm-1到700cm-1所代表的TiO6八面体的声子振动模的变化表明,随着掺杂含量的增加,根据峰拟合在不同掺杂成分的x=8处的三个峰向高波数段迁移,表明不同半径的离子对TiO6八面体产生的作用力使得处于中心位置的Ti4+振动位置发生改变,使得TiO6八面体发生倾斜,掺杂Mg 2+、Ca2+、Sr2+试样从x=6到x=8发生较大增幅,对应频段的高波数声子变化值依次为ΔMg2+=5.14cm-1、ΔCa2+=3.75cm-1、ΔSr2+=15.18cm-1;可见,随着离子半径的增加,加剧了TiO6八面体的振动与倾斜,使得试样在掺杂含量为x=8处压电性能增大。