近年来,由于压电马达、压电变压器和压电换能器的广泛使用,大功率压电陶瓷材料也逐渐成为近期的研究热点。本文旨在探讨研制水声换能器用大功率低损耗压电陶瓷,要求材料不仅具有较好的压电性能,而且在强场下介电损耗小。实验选取一种性能较好的二元系PZT压电陶瓷配方,在此基础上进行掺杂改性、制备工艺等方面的研究,并通过测试材料在强场下的性能对其强场效应及损耗机理进行初步探讨。掺杂改性实验结果表明:适量二氧化铈(CeO2)掺杂使材料的相对介电常数εr和机械品质因数Qm略有下降,但它的加入解决了材料在高温高场下极化困难的问题,使得压电性能得到充分发挥,表现为压电系数d 33和机电耦合系数Kp的明显提高及介电损耗tgδ的降低。CeO2的最佳添加量为0.4 mol%。选取添加了0.4 mol%CeO2的配方进行烧结工艺、极化工艺、冷等静压成型及烧成后氧化处理等方面的研究。实验结果表明:烧结温度为1230℃时,εr=1022,t gδ=0.16%, d 33=227 pC/N,Kp =0.45, Qm =998,从制备大功率压电陶瓷来看,材料具有较好的综合性能;通过极化工艺实验得到,降低极化温度从而提高极化电场是较为有效的改善极化效果的方式;与干压成型样品相比,冷等静压成型样品具有较小的晶粒和较高的密度,但其介电及压电性能均不及干压成型的样品;将烧成后陶瓷样品在850℃进行氧化处理(空气中)2小时,材料性能略有改善。通过测试样品在强场下的介电性能得到:随着外加电场强度的增大,样品介温曲线的斜率变小,即介电常数的温度稳定性变好;材料的介电损耗随着外加电场的增大而增大,当外加电场从0 V/mm升至400 V/mm时,介电损耗从0.16%增至0.38%,虽然损耗值有所增加,但仍属于比较小的范围,可见本材料较适合作为大功率压电材料在强场下应用。