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复合钙钛矿结构的Pb(Mgu3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)材料具有优异的压电、介电性能，广泛应用于多层电容器、驱动器、传感器及其他机电设备中。PMN-PT器件在许多应用过程中需要较大的驱动电场，目前有关强场下PMN-PT的压电、介电和应变性能的研究主要集中在室温，而在低温到高温的研究甚少。从以往的PMN-PT在弱场下的研究结果表明相变和晶格缺陷等都严重影响材料的压电常数及介电性能，一些强电场下的变温应变结果也表明材料的压电性能受温度影响比较大，而强电场下PMN-PT陶瓷的应变及介电性能在宽温度区域的温度特性研究甚少，因此开展该特性的研究可以加深对PMN-PT弛豫铁电体的认识，对器件的制备及应用具有重要的意义。 本论文选取固相烧结工艺制备的(1-x)PMN-xPT陶瓷，系统地研究了PT不同固溶量对压电陶瓷的晶体相结构、陶瓷的显微结构、压电-铁电性能和介电性能的影响，并进一步研究了宽温区内陶瓷的铁电性能以及在不同电场下电致应变的变化，还获得了不同偏压电场和交流电场对铁电陶瓷介电性能的影响。 XRD研究结果表明，常温下(1-x)PMN-xPT陶瓷为纯钙钛矿相。当x＜0.30时，是对称性比较高的赝立方相或三方相结构;当x=0.30时，(111)衍射峰的出现说明位于准同型相界区域的PMN-PT中出现了单斜相，陶瓷为单斜相与其他相的混合相;x=0.35时，PMN-PT陶瓷呈现四方相XRD特征，(001)与(100)、(002)与(200)两个明显的分峰，同时(200)衍射峰强度是(002)衍射峰强度的2倍以上，说明样品为多相混合相。同时电畴结构及铁电特性表明，PT含量增多使PMN-PT陶瓷从弛豫铁电体转变为正常铁电体，铁电特性明显增强（矫顽场Ec和剩余极化强度Pr的明显增大），并伴随着宏观电畴结构的出现以及长大。结果表明，准同型相界附近的0.7PMN-0.3PT陶瓷具有最优的压电性能，在32 kV/cm的单极电场下可以获得近0.25％的位移。 对PMN-PT陶瓷的高温介电性能进行居里-外斯定律拟合，获得了(1-x)PMN-xPT(0.10≤x≤0.35)的居里-外斯温度θ及居里-外斯常数C。随着强铁电体PT含量增大，θ也增大。居里-外斯常数C具有位移型相变材料的数量级105。同时，不同PMN-PT陶瓷的TB温度均出现在500-600K的温度区间内。强铁电体PT的掺入量增大，体内的极性纳米区域PNRs更容易出现，使得陶瓷TB温度升高。通过自旋玻璃态模型及朗道理论模型，获得了PMN-PT陶瓷体内序参量随温度降低的变化过程。 研究发现PMN-PT陶瓷在降温过程中电场下的电致应变值会出现先增大后减小的过程，结合变温过程中的PMN-PT陶瓷的铁电性能、介电常数以及热激电流等性能变化可知，在相变温度处由于相变区域离子间结合力较弱，不同铁电相之间能量差较小，铁电电畴可选择取向增加，电畴对电场更容易响应等原因，从而使陶瓷样品在相变温度处获得非常大的形变。对比不同PMN-PT陶瓷应变温度特性可发现，随着强铁电体PT含量的增加，PMN-PT铁电特性增强，同时样品的应变-温度关系峰出现展宽而变平趋势，应变温度稳定性增强。从不同外加电场的应变结果可知，较大的外加电场会促使陶瓷中压电响应，畴反转、畴壁运动和电致伸缩效应等多种形式应变的出现，使样品在电场作用下产生较大位移，尤其是363 K处0.7PMN-0.3PT陶瓷在30 kV/cm电场下可以获得近0.195％的形变，同时在10 kV/cm电场下有效d33可达1230 pm/V。进而多种形式应变的出现削弱相变处的铁电畸变对位移的贡献，从而使位移的温度稳定性增强。其中0.6PMN-0.4PT陶瓷表现出的应变响应的温度稳定性最优异，在30 kV/cm电场作用下有效d33在230 K到Tc=468.3 K的温度区间内保持值稳定在500 pm/V左右，变化幅度小于10％。 对宽温区0.6PMN-0.4PT陶瓷研究时发现，铁电相时样品表现出正常铁电体的铁电、介电以及应变响应特性。陶瓷中铁电畴的钉扎效应引起介电常数与频率的关系遵从对数变化;矫顽场随温度的线性变化规律符合朗道-金兹堡格理论。然而在转变成热力学稳定的铁电相之前，顺电相0.6PMN-0.4PT的某些特征与正常铁电体不同:1.介电常数在冷却至顺电-铁电相变处时遵循指数定律变化，而没有遵从传统的居里-外斯定律;2.在高于Tc很高的温度区间，PMN-PT陶瓷中具有大量的局部极化区域(PNRs)，同时剩余极化强度会以指数方式增长，使电滞回线具有明显的剩余极化强度。 对PMN-PT铁电陶瓷进行偏置电场下介电性能研究发现，弛豫体（X相）体内的PNRs或电畴结构在偏置电场的诱导作用下，会转向并长大，从而引起了样品的介电常数减小，频率色散减弱等现象，而大交流电场下铁电陶瓷的介电性能变化趋势却明显不同，随着交流电场的增大，样品的介电常数明显增大，频率色散特性增强，Tm温度降低等，反映了样品体内电畴尺寸减小，畴壁密度增多的过程。 对强场下PMN-PZT透明陶瓷性能研究时发现，交流电场的施加会使其激光直线透过率出现一个先减小后增大的趋势，结合其介电响应、拉曼光谱以及极化强度变化趋势，可知:样品中的PNRs在弱交流电场下长大，引起激光透过率的下降，而在较大的交流电场下，大的铁电有序区域或电畴结构总体积比增大，但是铁电有序结构被交变电场破坏，电畴尺寸减小，使大的畴壁减少，畴壁密度增加，从而导致了激光透过率增强。进一步由90PMN-10PZT陶瓷的拉曼光谱图及介电温谱研究结果可知，样品室温下为立方对称结构，空间群为Fm(3)m。因为样品的弛豫特性非常强，在强的交流电场或偏压电场下，不会被电场诱导出较大尺寸的电畴结构，因此电场作用下其性能变化不明显。