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透明铁电陶瓷是一类可以将陶瓷的光学、电学以及机械性能耦合起来产生多功能特性的功能材料,从而在多个领域中具有潜在的应用价值,如未来光计算机技术、智能电子产品、国防军事等领域。本论文以调控陶瓷弛豫结构和晶粒大小为思想,采用传统固相法,在KNN中添加第二组元A(Mg1/3Nb2/3)03(A=Sr,Ba,Bi),改变组分含量和A位离子,实现陶瓷弛豫结构和晶粒大小的调控,从而获得高透明的陶瓷,同时研究陶瓷相结构、微观形貌、光学和电学性能之间的关联。得到了以下主要结论:(1)选用不同MgO原料纯度,研究原料纯度对0.96KNN-0.04SMN陶瓷致密度及其性能的影响。结果表明:高纯度原料有利于获得致密的陶瓷,从而可以提高陶瓷的透光率和电学性能,当MgO原料纯度由98.5%提高到99.99%时,陶瓷的相结构没有发生改变,陶瓷的致密度由96.1%提高到了 97.4%,透光率在近红外区由40%提高到了 50%,同时陶瓷的最大介电常数、剩余极化强度和压电常数也增大。(2)设计并制备(1-x)KNN-xSMN(0.02≤x ≤ 0.08)透明陶瓷,研究SMN含量对陶瓷相结构、微观形貌、光学及电学性能的影响。研究表明:随着SMN含量的增大,陶瓷相结构由正交相变为伪立方相,陶瓷的晶粒尺寸逐渐变小,x = 0.05时陶瓷的晶粒较小,且分布较为均匀,相对密度达到最大值98.6%。陶瓷的透光率先增大后降低,在x = 0.05时,陶瓷的透光率达到最大值,在近红外区陶瓷的透光率达到60%。陶瓷的最大介电常数、剩余极化强度和压电常数均随着SMN含量的增加而降低,同时居里温度移向室温。此外,△T和扩散因子Y均随着SMN含量的增加而增大,说明陶瓷的弛豫行为增强,使陶瓷内部极性纳米微区或微畴增多,减少了光的散射,提高了陶瓷的透光率。(3)设计并制备(1-x)KNN-xBaMN(0.01≤x ≤ 0.09)透明陶瓷,研究BaMN对陶瓷相结构、微观形貌、光学及电学性能的影响。结果表明:随着BaMN含量增大,陶瓷相结构由正交相变为伪立方相,且BaMN掺入后,有效抑制了陶瓷晶粒的长大,在0.04≤x≤0.06时,陶瓷获得了细小且均匀分布的晶粒和致密的结构,其相对密度超过99%。陶瓷的透光率先增大后降低,在0.04≤x≤0.06时,透光率相对较高,其值在可见光范围内超过70%,在近红外区超过80%。△T和扩散因子γ均随着BaMN含量的增加先增大后降低,在0.04≤x≤0.06时,γ值分别为1.95、1.97、1.99,接近典型的弛豫铁电体。同时,随着BaMN含量的增大,陶瓷最大介电常数和剩余极化强度逐渐降低,居里温度移向室温。(4)设计并制备(1-x)KNN-xBiMN(0.03 ≤ x ≤ 0.15)透明陶瓷,并研究BiMN含量对陶瓷相结构、微观形貌、光学及电学性能的影响。结果表明:BiMN掺入后,陶瓷相结构由正交相转变为伪立方相,且有效地抑制陶瓷晶粒的生长,获得较致密的陶瓷,所有陶瓷的晶粒尺寸较小,均小于200 nm。随着BiMN含量的增大,陶瓷的透光率先增大后降低,在0.06≤x≤0.09时,透光率相对较高,其值在可见光范围内超过75%,在近红外区接近85%。△T和扩散因子γ均随着BiMN含量的增加先增大后降低,在0.06≤x≤0.09时,γ值接近2,说明陶瓷变为典型的弛豫铁电体。随着BiMN含量的增大,陶瓷最大介电常数和剩余极化强度先增大后降低,居里温度移向室温,在x = 0.07时,陶瓷最大介电常数和剩余极化强度取得最大值,其值分别为1864和1.9 μC/cm2。(5)通过调节 Bi 含量,设计 0.93KNN-0.07BixMN(x= 0.60,2/3,0.75,0.85,0.95,1.0,1.05)透明陶瓷,进一步研究Bi非化学计量比对陶瓷陶瓷相结构、微观形貌、光学及电学性能的影响。结果表明:随着Bi含量的增大,陶瓷的相结构并没有改变,均为伪立方结构,且陶瓷的晶粒尺寸较小,Bi含量较多时,Bi以Bi2O3的形式起到烧结助剂的作用,提高了陶瓷的致密度。陶瓷的透光率逐渐增大,当x≥ 0.85时,陶瓷的透光率较高,其值在可见光区超过75%,且透光率趋于稳定。阻抗分析表明,随着Bi含量增大,多余的Bi补偿了 K、Na和Bi元素的挥发,减少了陶瓷内部的缺陷,从而提高了陶瓷的透光率。此外,随着Bi含量的增大,陶瓷的介电常数和剩余极化强度均略微提高。