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随着压电/电致伸缩陶瓷的应用范围不断扩大,对材料的要求也必将日益苛刻。虽然铅基压电材料的性能非常卓越,但是含铅材料的主要成分铅是有毒物质,而且铅易挥发,会对生态环境和人类健康造成危害。目前,一些发达国家已经限制含铅电子元件的生产与销售,因此寻找开发性能优异的无铅压电/电致伸缩材料成为目前压电研究领域的一大重点。近十年来关于用无铅压电陶瓷替代PZT作为驱动器、传感器、变频器等机电设备的主要材料的工作已经有大量的工作报导了。虽然在一些比较窄的特定应用领域某些新材料完全适用,但是这些材料还不足以广泛地替代含铅材料。所以寻找性能优异的无铅压电/电致伸缩材料仍将是未来几年的热点之一。钛酸钡(BT)、钛酸钠铋(BNT)、铌酸钠钾(KNN)是目前无铅压电/电致伸缩领域的三种最重要的基本材料。虽然纯BT、BNT、KNN材料的压电性能与含铅材料相比还是有所差距,但是通过离子取代、掺杂改性、多组元复合等多种方法可以提升材料的性能。在本研究工作中,我们研究了在BNT-BT-KNN三元体系中BT基陶瓷材料的无铅电致伸缩性能,并且在BNT-KNN体系中引入Bi(Zn0.5Ti0.5)O3,进而研究此三元体系中BNT基陶瓷材料的无铅压电/电致伸缩性能。主要结果概括如下：(1)使用固相法制备了(0.94-x)BaTi03 -0.06K0.5Na0.5NbO3-xBi0.5Na0.5TiO3(x=0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.35)陶瓷,系统研究了BNT的掺入量对体系电致伸缩性能的影响。结果表明,所有样品呈典型的钙钛矿结构,随着BNT的加入,陶瓷晶粒逐渐变大,陶瓷变得更加致密。在BNT含量x≥0.20时得到了大于0.10%的应变值,x=0.35的组分的应变值最大,为0.17%。S-P2拟合以及d33测试结果表明样品的应变机理为电致伸缩效应,且样品的电致伸缩系数都比较大,其中组分x=0.20的电致伸缩系数达到了0.034 m4C-2,超过了一般含铅材料。介电温谱测试结果表明,所有材料均表现出弛豫行为,在150℃以下,温度稳定性比较好,随着BNT含量的增多,体系介电常数最大值的温度Tm逐渐升高。(2)使用固相法制备了(0.9625-x)Bio.5Nao.5Ti03-0.0375BiZno.5Tio.503-xKo.sNa0.5Nb03 (x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)陶瓷,系统研究了KNN的掺入量对体系压电/电致伸缩性能的影响。结果表明所有陶瓷样品呈典型的钙钛矿结构,陶瓷晶粒多为立方体形状,并且随着KNN的加入,陶瓷颗粒形状越来越规整,而尺寸则逐渐减小。随着KNN的掺入体系越来越容易退极化,样品的场致应变滞后现象逐渐减小。S-P2拟合结果表明x=0.20,0.25的组分应变产生的机理主要为电致伸缩效应,其中x=0.25的组分的电致伸缩系数达到0.032 m4C-2,超过了一般含铅材料。介电温谱测试结果表明所有材料均表现出明显的弛豫行为,并且随着KNN的加入,体系介电常数最大值温度Tm以及退极化温度Td逐渐降低,材料温度稳定性越好。