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由于多铁性材料BiFeO3具有存在磁电耦合效应的特性，在磁存储介质等方面具有潜在的应用价值，因此成为当前材料学、物理学等学科的研究热点之一。在本文中，针对BiFeO3基陶瓷研究中的难点和热点，研究了BiFeO3反应烧结的相变过程、离子掺杂BiFeO3的磁电效应、以及离子掺杂BiFeO3基陶瓷的结构相变和热力学膨胀性质，主要取得了如下结果: 1、Bi2O3/Fe2O3二元体系反应烧结相变研究 以BiFeO3的反应烧结过程为研究对象，采用高温X射线衍射技术(HT-XRD)系统的研究了不同Bi2O3/Fe2O3配比下，不同升温速率下Bi2O3-Fe2O3二元体系在空气条件下动态的高温相变过程，以及不同降温速率下反应产物的热力学稳定性。结果表明，原料Bi2O3必须全部由斜方转变为立方后才能与Fe2O3发生反应，反应温度在700-800℃之间时部分Bi2O3和Fe2O3开始反应生成BiFeO3，当反应温度达到800℃时开始生成Bi2Fe4O9、Bi25FeO39等杂相，并且此时Fe2O3尚未完全反应。Bi2O3过量3％时，产物中BiFeO3的含量最高。升温速率越快，产物中主相BiFeO3含量越高，杂相Bi2Fe4O9、Bi25FeO39含量越少，这或许与BiFeO3、Bi2Fe4O9、 Bi25FeO39的成核条件，BiFeO3的分解以及三种杂相之间的相互转化有关。BiFeO3、Bi2Fe4O9、Bi25FeO39三元体系在900-600℃之间处于热力学不稳定状态，BiFeO3的亚稳定性使得反应产物中杂相Bi2Fe4O9、 Bi25FeO39的含量与降温速率密切相关。 2、离子掺杂BiFeO3的磁电效应研究 a)采用改进的固相烧结工艺制备出单相Bi1-2.5xPr1.5xBa0.5xFeO3(x=0.05，0.1)陶瓷，系统地研究了其结构、磁学和电学性质。x=0.1的样品发生了从菱形R3c到立方Pm3m的结构相变。局部结构畸变和螺旋自旋结构崩塌分别导致样品的磁性能大幅增加，同时发现以1∶1的Pr4+和Ba2+离子同时替代BiFeO3中的Bi3+离子，抑制了Fe4+离子的产生，补偿了系统中的电荷缺陷，并发现这种电荷补偿能够有效的降低Bi1-2.5xPr1.5xBa0.5xFeO3样品的磁性，从而证明电荷缺陷是多铁性材料磁性的来源之一。Pr的掺杂导致样品结合能从5.72eV迅速降低到0.18eV，破坏了样品的铁电性。 b)系统地研究了单相Bi0.8-xPrxBa0.2FeO3(x≤0.1)陶瓷的结构、磁学和电学性质。所有样品都保持立方Pm3m结构，Pr的掺杂并未改变(BiBa)FeO3的晶胞对称性，只是单调地减小了其晶胞参数和晶胞体积。Pr掺杂引起的FeO6八面体的旋转导致了样品螺旋自旋结构的崩塌，从而大幅提高了其磁性。此外，还发现晶胞中Fe离子和Pr离子磁矩的耦合成为随着Pr掺杂量的增加样品剩余磁化强度（Mr）单调增加的原因，并且首次研究了其输运性质，指出其导电性能的增加导致了样品的漏电现象。 3、离子掺杂BiFeO3的结构相变与热力学膨胀性质研究 采用高温X射线衍射的方法研究了单相Bi1-2.5xPr1.5xBa0.5xFeO3(x=0.05，0.1)陶瓷从室温25℃至800℃的结构相变过程及其热力学性质，指出Bi0.875Pr0.075Ba0.05FeO3样品在600-700℃之间发生了从菱形到立方结构的相变，该结构相变来源于材料不稳定的畸变钙钛矿R3c结构。同时还发现在该高温过程中样品几乎不分解，这表明Pr和Ba离子的共同掺杂使得BiFeO3的结构更加稳定。此外，通过不同温度下的晶格常数和晶胞体积的变化研究了样品的热力学膨胀性质，其表现出热力学各向同性及正膨胀行为，随着掺杂量的增加其平均热力学膨胀系数降低。对Bi0.75Pr0.15Ba0.iFeO3来说，高对称稳定的立方Pm3m结构使其在升温过程中不再发生相变并且降低了其热力学膨胀系数。此外在样品300-400℃之间热力学线性膨胀系数出现异常，这种异常或许来源于样品在Néel温度附近反铁磁向顺磁相的磁相变过程。