铁电陶瓷在电场下可以产生明显的位移,从而作为驱动器材料广泛地应用于各种精密定位技术。通常驱动器用陶瓷材料需要具有大的电致应变。目前广泛使用的驱动器陶瓷材料主要是各种铅基铁电陶瓷材料。由于铅对生态环境和人体健康会造成显著危害,开发高性能的无铅高性能铁电陶瓷材料受到越来越多的关注和研究。Ba Ti O3（BT）作为一种典型的无铅铁电陶瓷材料,具有优异的铁电和压电性能,是制备无铅铁电陶瓷驱动器的理想选择。本论文通过采用不同的元素取代和改性,并结合不同的应变贡献机制,构建了具有不同应变特点的三类BT基无铅铁电陶瓷材料,并深入研究了组成变化对材料相结构、显微结构、压电性能、高场应变性能及其相关的结构机理。全文主要内容如下:（1）通过Ca和Sn取代,构建了(Ba0.9558Ca0.0442)(Ti0.9142-xSn0.0858+x)O3体系,并研究了Sn含量对陶瓷材料的相结构、微观形貌、介电、铁电、压电及应变的影响。结果表明,随着Sn含量的增加,相结构逐渐从正交-三方相共存转变为三方相。当x=0.006时,组成位于正交-三方相相界偏三方相侧,同时具有弱的介电弛豫特性。介电弛豫以及两相共存的共同作用,显著地促进了电畴的翻转,降低了材料的矫顽电场,使得该组成在低电场下具有最大的动态压电系数d33*（=S/E）,在0.2 k V/mm电场下d33*可高达1422 pm/V。该研究为设计低驱动电场、高d33*的BT基无铅铁电陶瓷提供了新的思路。（2）通过改变Ba含量,研究了(Ba0.835+xCa0.165-x)(Ti0.91Zr0.09)O3体系中Ba含量对陶瓷材料的相结构,微观结构、介电、压电、铁电和应变特性的影响。结果表明,Ba取代Ca有助于材料从铁电四方相向铁电正交相转变,当x=0.025-0.06时,组成位于四方-正交多晶相界。电学性能表征发现,当组成位于相界偏四方相侧时（x=0.025）,样品具有电场不敏感的高d*33,在0.4 k V/mm到2 k V/mm电场范围内可以高达1050 pm/V,由此使得该组成在样品在2 k V/mm下具有高达0.21%(d*33=1050 pm/V)的电致应变。通过同步辐射X射线衍射结合电学性能表征,揭示了电场诱发的四方-正交相变特别是在高场下四方-正交相变是材料在远高于矫顽场仍然具有高d*33的结构机理。（3）以(Ba0.856Ca0.144)(Ti0.896Zr0.104)O3（BCZT）为载体,通过La Fe O3固溶取代来对BCZT的相结构和弛豫程度进行调控。并系统地研究了组成变化对陶瓷组成对微观结构、介电、压电、铁电和电致伸缩特性的影响。在(Ba0.856Ca0.144-xLax)(Ti0.896-xFexZr0.104)O3陶瓷中,随着La Fe O3含量的增加,相结构逐渐由铁电四方相转变为立方相,介电常数随着Tm的降低逐渐增加,弛豫程度逐渐增大。在x=0.0275时居里温度Tm降至室温以下,应变曲线由正常的蝶形双极应变逐渐转变为无滞后的线性的电致伸缩应变。发现随着La Fe O3含量的增加,使得电致伸缩系数Q33逐渐下降。在x=0.0275时获得了几乎无滞后的电致伸缩应变0.026%,Q33=0.03 m~4/C~2,显示出在高精度陶瓷驱动器应用中的良好潜力。