压电陶瓷能够实现机械能和电能的相互转化,从而被广泛地应用于换能器、传感器和驱动器等电子器件之中。目前,以Pb（Zr,Ti）O3为代表的传统铅基压电陶瓷因其性能优异而被大规模地商业化应用,但铅的毒性对环境和健康提出了严重的挑战。钙钛矿结构钛酸盐无铅压电陶瓷包括钛酸钡（Ba TiO3）和钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)具有相对较好的铁电与压电性能,被认为是有希望替代传统铅基压电陶瓷的候选材料。本文利用掺杂、化学计量比调整以及固溶等方式对钛酸钡和钛酸铋钠基压电陶瓷进行性能调控,系统研究了材料的微观组织、晶体结构以及缺陷对其介电、压电与铁电等性能的影响。首先采用高温固相烧结法制备了MnO2掺杂的Ba0.925Ca0.075TiO3（简称:BCT）压电陶瓷。系统研究了MnO2添加剂对BCT陶瓷的微观组织、晶体结构以及介电、压电与铁电性能的影响。少量的MnO2有利于BCT陶瓷的致密化,MnO2含量超过1%mol时,陶瓷的晶粒生长受到抑制,致密度降低。BCT晶体结构的四方度随着MnO2掺杂量的增加而降低,正交到四方铁电相变温度To-t和居里温度Tc亦随着MnO2掺杂量的增加而降低。MnO2掺杂可明显提高BCT的机械品质因数Qm并降低其介电损耗tanδ,当掺杂量为1%mol时,机械损耗和介电损耗降至最小（Qm～1500,tanδ～0.3%）,而压电活性较未掺杂的成分有所降低,压电性能表现为变“硬”特征。MnO2掺杂BCT的作用为受主掺杂,低价离子Mn2+/Mn3+取代高价Ti4+后,基于电价平衡而产生氧空位,受主杂质和氧空位形成的缺陷偶极子沿着自发极化方向排列,形成内偏场后对铁电自发极化具有稳定的作用,从而降低了铁电畴畴壁的移动对机械损耗和介电损耗的贡献。为了进一步优化“硬”性BCT压电陶瓷的微观组织与压电性能,研究了非化学计量比对MnO2掺杂BCT陶瓷的微观组织、晶体结构以及介电、压电与铁电性能的影响。过量Ba有效地降低了陶瓷的晶粒尺寸,当过量达到2.5%mol时,晶粒尺寸由～30μm减小至～2μm。过量Ba对BCT的晶体结构也产生了明显的影响,当过量达到1.5%mol时,A位的部分Ca2+被过量Ba2+挤入到了B位。随着过量Ba增加至2.5%mol,压电系数d33由135p C/N增加至230p C/N。当过量Ba在1%mol以内时,机械品质因数Qm大于1000,而当过量Ba2+增加到1.5%mol后,Qm迅速减小至～300。过量Ba使BCT陶瓷的晶粒尺寸减小,由于晶粒尺寸效应,d33增高;当A位部分Ca2+被过量Ba2+挤入到了B位后,四方度大幅度减小,导致铁电自发极化减小,内偏场随之减小,机械品质因数从而减小。然后进一步对比研究了Co离子和Mn离子受主掺杂BCT陶瓷的缺陷弛豫行为与电学性能。热激励去极化电流谱（TSDC）实验研究表明Mn离子受主掺杂BCT存在一个缺陷偶极子弛豫峰,其弛豫激活能估计在0.7e V;Co离子受主掺杂BCT同时存在一个低温缺陷偶极子弛豫峰和一个高温氧空位弛豫峰,缺陷偶极子的弛豫激活能估计在0.55e V。Co离子掺杂BCT的内偏场高于Mn离子掺杂BCT的内偏场,但是在循环交变电场的作用下,其内偏场的稳定性低于Mn离子掺杂的BCT。Mn离子和Co离子掺杂BCT后,受主杂质和氧空位分别形成缺陷偶极子(MnTi-VO)和(CoTi-VO)。形成缺陷偶极子的实际浓度越高,内偏场越大;缺陷偶极子的弛豫激活能越高,内偏场越稳定。采用高温固相烧结法制备了（1-x）Bi0.5Na0.5TiO3–x Bi0.2Sr0.7TiO3（简称:BNT–BST100x）固溶体陶瓷,其中,x=0–0.35。系统研究了BNT–BST固溶体的晶体结构与电学性能。随着BST含量的增加,晶体结构逐渐由三方相向立方相转变,层状铁电畴消失,介电弛豫峰Td由高温向室温移动。当BST含量为23%mol时,晶体结构转变为赝立方,铁电性与压电性基本消失,而电致应变却达到最大（在80k V/cm的电场强度下,其电致应变S可达0.36%）。在三方相和立方相的相界处,高的电致应变效应来源于电场诱导的非极化弛豫相到极化铁电相的相转变。采用高温固相烧结法制备了（1-x）(K0.5Na0.5)0.95Li0.05Nb O3–x Bi0.5(K0.15Na0.85)0.5TiO3（简称:KNLN–BNKT）固溶体陶瓷,其中x=0–0.03。系统研究了固溶体的结构与电学性能。当BNKT的含量小于1%时,晶体结构为正交相;当BNKT的含量大于1%时,晶体结构转变为四方相;BNKT含量为1%的成分附近为KNLN–BNKT固溶体的正交-四方准同型相界。在准同型相界处由于极化性增强,陶瓷具有最优的压电性能。