压电陶瓷具有优异的机电耦合性能,能够实现机械能和电能的相互转换,因而作为众多传感器、驱动器和换能器的核心元件,被广泛应用于航空航天、能源勘探、汽车、医疗和消费电子等领域。压电陶瓷的电致应变性能对于压电驱动器至关重要。锆钛酸铅（PZT）体系压电陶瓷的电致应变值大、应变温度稳定性好,占据了当前90%以上的压电材料份额。但是,PZT基压电陶瓷中含有有毒元素铅,随着现代社会对环境保护和人体健康越来越重视,无铅压电陶瓷逐渐成为压电领域的研究热点。近年来受到广泛关注的无铅压电陶瓷体系主要包括钛酸钡（BaTiO₃）基、钛酸铋钠(Bi_0.5Na_0.5TiO₃)基、铌酸钾钠(K_0.5Na_0.5NbO₃)基和铁酸铋（BiFeO₃）基陶瓷等。然而大多数无铅压电陶瓷都存在居里温度较低、退极化温度低的问题,不利于其压电及应变性能的温度稳定性。BiFeO₃与BaTiO₃固溶形成BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷兼具有高的居里温度和较优的应变性能,是一类非常有前景的无铅压电陶瓷体系。然而报道指出,纯组分BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷的室温电阻率只有～10⁷Ωcm,与传统PZT基陶瓷相比要低4至7个数量级,不利于该体系陶瓷的实际应用。由于目前BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷的电导机制尚不明确,阻碍了该体系电导性能的针对性调控。此外,BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷还存在电致应变值不足、应变温度稳定性差等问题。BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷的单极电致应变值约为0.18%（@6k V/mm）,与PZT基陶瓷相比仍较低,且部分BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷在室温至150℃范围内应变变化率甚至达到100%以上,温度稳定性差。针对BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷电导机制不明确、应变值不足、应变温度稳定性差等问题,本论文开展了以下研究内容:（1）设计制备了一系列不同BaTiO₃含量的BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷,系列组分陶瓷居里温度均在430℃以上,其中最高居里温度可达640℃,最高压电系数可达130p C/N,压电性能优异。（2）利用变气氛阻抗测试和高温塞贝克系数测试分析,揭示了BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷为混合电子-离子电导机制,其主要载流子为p型空穴。利用氮气气氛退火,抑制空穴电导,将陶瓷电导率降低近1个数量级。（3）利用施主W掺杂和淬冷处理相结合,本研究获得了兼具低电导和大应变性能的BiFeO₃-BaTiO₃基压电陶瓷。与未处理的陶瓷相比,施主W掺杂结合淬冷处理,使陶瓷电导降低近2个数量级,同时应变提升40%,在6k V/mm电场下单极应变最高达0.25%。相结构和性能研究表明,铁电性能的提升可能与淬冷后陶瓷内部极性铁电相含量的增加有关。（4）在此基础之上,本研究通过固溶n型电导机制的弛豫铁电体,降低了纯BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷中的空穴载流子含量。与此同时,利用固溶组元的弛豫特性,促进陶瓷向弛豫铁电转变,降低其高温强铁电性,获得了低电导和高应变温度稳定性的BiFeO₃-BaTiO₃基陶瓷。该陶瓷电导降低近2个数量级,400℃时的电阻率最高达8.9×10⁴ kΩcm。改性的BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷在室温至175℃范围内应变变化率降低至13%,与现有无铅压电陶瓷相比温度稳定性优异。（5）为提高BiFeO₃-BaTiO₃陶瓷的应变值,本研究通过固溶稀土La取代的第三组元Sr_0.8La_0.1□0.1TiO_2.95,在BiFeO₃-BaTiO₃基陶瓷中获得了最高0.45%（@10k V/mm）的大应变值。该体系陶瓷最高等效压电系数达600pm/V,系列组分陶瓷介电峰值温度（T_m）均在300℃以上,综合性能优异。偏移的双极应变曲线与拉曼振动峰的异常位移表明,该大应变可能源于体系固溶产生的偏置应变场。本论文通过对BiFeO₃-BaTiO₃基压电陶瓷的电导和应变行为研究,揭示了该体系陶瓷的电导机制,并提供了几种降低体系电导、改善应变性能的方法,为低电导、大应变和高温度稳定的BiFeO₃-BaTiO₃基无铅压电陶瓷制备奠定了基础。