随着电子信息技术的飞速发展,对电子元器件的小型化、功能化、低成本、高稳定性的要求更高,压电陶瓷材料及其应用研究也在逐渐加深,期望得到更高性能的压电陶瓷材料。研究和提升单一性能已不能满足各项领域对压电陶瓷的要求。研究表明Pb（Nb,Ni）O3-Pb（Hf,Ti）O3（PNN-PHT）三元压电陶瓷是一种新型的且拥有较高压电性能的陶瓷体系。但是与已经大范围应用的PZT-5,PZT-8等商用陶瓷相比,其机械品质因数和机电耦合系数较低,介电损耗较高,大大限制了其在大功率器件,压电变压器和压电能量收集器方面的应用。本文以PNN-PHT三元压电陶瓷材料为研究对象,通过离子掺杂对其进行改性研究,探讨不同的性能调控机制。主要内容和结论如下:采用固相反应法制备了Mn O掺杂的0.49PNN-0.51PHT压电陶瓷。系统地研究了缺陷偶极子对陶瓷各项性能的影响。结果表明,Mn O掺杂显著提高了PNN-PHT陶瓷的机械品质因数Qm,大大降低了介电损耗,同时居里温度Tc也略有提高。经过10~5个电场循环后,Mn O掺杂的PNN-PHT压电陶瓷表现出优异的疲劳性能。根据样品的铁电和介电特性,阐明了缺陷偶极子产生的原因及其影响压电性能的内在机理。最后,掺有0.75 mol%Mn O时,PNN-PHT陶瓷的性能最佳:d33=750 p C/N,kp=0.55,Qm=384和tanδ=0.59%。采用固相反应制备了具有高d33、kp和低tanδ的Co CO3掺杂的0.49PNN-0.51PHT陶瓷。总结了在谐振和非谐振工作状态下,压电能量收集器对压电陶瓷的性能要求。从XPS图谱中拟合的Co离子价态证实了Co在晶格中以Co2+的形式存在。Co2+的引入有效地增加了晶粒尺寸,改善了铁电性能,降低了漏电流密度,提高了kp。探究了Co CO3掺杂对PNN-PHT陶瓷性能的影响。掺有1.25 mol%Co CO3时,PNN-PHT陶瓷的性能最佳:d33=780 p C/N,kp=0.62,tanδ=0.78%。采用固相反应法成功制备了Sr CO3掺杂的0.49PNN-0.51PHT压电陶瓷。研究表明,Sr2+取代了PNN-PHT晶体中的A位离子,Sr2+的掺杂导致晶粒细化并优化了铁电性能;细化的晶粒会提升压电性能,从而获得了优异的d33和kp值;晶粒细化使得晶界增多,晶界的钉扎效应限制了畴的翻转,从而导致介电损耗的下降。掺有0.4 mol%Sr CO3时,PNN-PHT陶瓷性能最佳:d33=841 p C/N,kp=0.59,Qm=72,Tc=111℃,tanδ=1.46%,Pr=38.50μC/cm~2,Ec=4.61 k V/cm。