压电材料是一类重要的功能材料,能实现电能和机械能的相互转换,已广泛应用于换能器、传感器、致动器等电子微电子器件。尽管PZT基材料具有优异的电学性质,但是其氧化铅含量极高（⁷0 wt%）,在制备、使用和处理过程中不可避免地引起环境问题。因此,无铅压电材料引起了越来越多的关注。自2000年以来,无铅压电材料的研究和开发取得了显着进展,但是其物理性能还不足以完全取代PZT。因此,本文以钙钛矿无铅压电陶瓷为研究对象,通过构建相界,增强其压电铁电性,并对这些材料的晶体结构、微观形貌和电学特性进行了较为系统的研究。主要研究内容及结果如下:1、采用传统固相法制备了（1-x）BaTiO₃-x CaHfO₃陶瓷,研究了材料的相结构、微观结构及电学性质。陶瓷具有钙钛矿晶体结构。随着CaHfO₃（x）量的增加,陶瓷发生系列相变。当x=0.08时,陶瓷为三方相（R）、正交相（O）和四方相（T）共存结构,具有最优的压电系数(d₃₃⁴00 pC/N),逆压电系数(d^*₃₃⁵47 pm/V)和平面机电耦合系数（k_p⁵8.2%）。R-O-T三铁电相共存区域的组成具有最低的能垒,能极大地促进极化旋转,从而产生强的压电响应。2、采用传统固相法制备了（1-x）BaTiO₃-x CaSnO₃陶瓷,研究了材料的相结构、微观结构及电学性质。当0.00≤x≤0.06时,陶瓷为正交（O）和四方（T）相的共存;在x=0.08时,陶瓷具有四方、正交和三方（R-O-T）三铁电相共存结构;当x增加到0.10时,陶瓷相结构为正交（O）和三方（R）相共存;当0.12≤x≤0.14时,陶瓷位于三方和立方（C）相共存区域。在x=0.08时,陶瓷具有最低的能量势垒,促进了极化旋转和延伸,导致其d₃₃和k_p值分别高达550 pC/N和60%。3、设计了（1-x）(K_0.5Na_0.5)NbO₃-x[NaSbO₃+Bi_0.5(Na_0.8K_0.2)_0.5(Zr_0.5Hf_0.5)O₃]无铅陶瓷,通过传统固相法制备了该材料体系,研究了陶瓷中相结构与压电性的关系。随着x的增加,三方-正交相变温度(T_R-O)与正交-四方相变温度(T_O-T)同时向室温方向移动,材料发生系列相变:当x=0-0.01时,材料为O相结构;当x=0.02-0.03时,陶瓷的相结构为O和T相共存;当x=0.04-0.05时,R-O-T三铁电相共存于材料中;当x增加到0.06时,材料的相结构转变为R相。当R-O-T三铁电相共存时,陶瓷的自由能不稳定性极大地增强了材料的压电性。因此,在x=0.04时,陶瓷具有优异的压电介电性能:d₃₃=452 pC/N,k_p=63%和ε_r=4414。4、采用传统固相法制备了[(Bi_1-xLa_x)_0.5Na_0.5]_0.94Ba_0.06(Ti_1-5y/4Nb_y)O₃陶瓷,研究了材料的相结构、微观形貌及储能特性。所有的陶瓷都可以在1200 ^oC下进行良好烧结。La³⁺和Nb⁵⁺的引入降低了陶瓷的晶粒尺寸（¹.5μm）,从而提高了陶瓷的介电击穿强度。此外,随着La³⁺和Nb⁵⁺含量的增加,陶瓷的P-E曲线明显细化,剩余极化强度急剧降低,而最大极化强度则几乎保持不变。在x/y=0.07/0.02时,材料具有高储能密度和放电效率,其值为1.83 J/cm³和70%。