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ZrO2基固体电解质氧传感器广泛应用于冶金工业领域,用于提高燃烧效率,降低环境污染,制备出性能优异的ZrO2固体电解质尤为关键。采用化学共沉淀法制备了 10mol%CaO稳定的ZrO2固体电解质（CSZ）,利用XRD、SEM、TG-DSC和交流阻抗谱研究了试样的晶体结构、微观形貌、热稳定性和离子电导率,考察了干燥温度、超声处理时间、煅烧温度和烧结温度对其性能的影响规律。结果表明:（1）100℃干燥48h后粉体分散性良好,团聚颗粒疏松有气孔,尺寸为7～10μm;（2）随着超声时间的延长,团聚颗粒尺寸先减小后增大。超声15～20min时,粉体分散性最好,团聚粉体尺寸降至0.5～1μm;（3）煅烧温度对粉体团聚的影响不显著;（4）烧结后试样物相组成为立方相（c）与单斜相（m）。随着烧结温度的升高,晶粒显著长大,致密化程度提高。（5）烧结温度较低时（1400℃）,低煅烧温度试样的总离子电导率较高;烧结温度提高时（1500和1600℃）,煅烧温度的影响减小;（6）1500℃烧结所得CSZ固体电解质的离子电导率最高,在850℃时为0.008S·cm-1,激活能为1.24eV。制备了硅、钛掺杂的 CSZTx（x=0.15、0.29、1）和 CSZTxSy（x=0.15、0.29、1;y=5、30）固体电解质,利用阿基米德法、XRD、SEM、交流阻抗谱分别研究了试样的致密度、晶体结构、微观形貌和总离子电导率,考察了微量TiO2和SiO2对其性能的影响规律。结果表明:（1）CSZTx由c-、t-和m-ZrO2组成,CSZTxSy由c-和m-ZrO2组成,均无杂相生成。掺杂TiO2促进c-t的相变,SiO2促进单斜相的生成;（2）CSZTx和CSZTxSy晶粒均为多边形,平均晶粒尺寸为0.7～1.2μm,致密度均大于96%。随着TiO2含量的增加,试样的相对密度下降,收缩率增加,晶粒尺寸减小。随着SiO2含量的增加,相对密度和晶粒尺寸先增大后减小;（3）850℃时试样离子电导率均大于10-3S·cm-1。离子电导率随TiO2含量增加而减小,随SiO2含量的增加先减小后增大。CSZT0.15S5离子电导率最大,为0.0042S·cm-1,激活能为0.43eV。制备了铁、钛掺杂的CSZTxFy-I（x=0、0.29;y=0、0.11、0.22）固体电解质,利用阿基米德法、XRD、SEM、交流阻抗谱分别研究了致密度、晶体结构、微观形貌和总离子电导率,考察了微量TiO2和FeO1.5对其性能的影响规律。结果表明:（1）CSZTxFy均由c-和m-ZrO2组成,无杂相生成。所有衍射峰均向右偏移;（2）所有试样致密度均大于96%,平均晶粒尺寸为0.79～1.02μm。掺杂FeO1.5促进了烧结,使致密度提高,但对晶粒尺寸影响不显著;（3）850℃时试样的总离子电导率均大于10-2S·cm-1,激活能均在0.449～0.488eV之间。总离子电导率随FeO1.5含量增加而增大,CSZT0.29F0.22总离子电导率为0.017S·cm-1,激活能为0.483eV。为研究晶界导电过程,改变液相沉淀速度,制备了 CSZTxFy-Ⅱ（x=0、0.29;y=0、0.11、0.22）固体电解质,通过阿基米德法、XRD、SEM、交流阻抗谱、阻塞法分别研究了试样的致密度、晶体结构、微观形貌、晶界电导率、总离子电导率和电子电导率。结果表明:（1）与Ⅰ组相比,物相组成均为c-和m-ZrO2,晶粒尺寸显著增大,为15.31～21.83μm,致密度均大于96%,850℃时总离子电导率略小于Ⅰ组,为0.005～0.009 S·cm-1,激活能为1.179～1.199eV;（2）随着温度的升高,晶界电阻迅速减小,至800℃时开始消失。总离子电导率在低温时（<750℃）取决于晶粒电导,在高温时（>750℃）取决于晶界电导;（3）单一掺杂FeO1.5或TiO2后,晶界电导率均减小,共掺杂FeO1.5和TiO2后,晶界电导率增加;（4）CSZT0.29F0.22的阻塞系数最低,为0.026;（5）TiO2能够将晶界上SiO2移动到三相界面处,降低晶界电阻,但这一过程需要在FeO1.5等促烧结剂的“催化”作用下进行;（6）掺杂TiO2和FeO1.5后,电子电导率略有增加,所有试样的电子电导率均在10-8～10-7 S·cm-1。由实验结果得出如下重要结论:（1）采用超声-共沉淀法能够有效改善粉体的团聚现象,得到分散性良好的粉体;（2）掺杂元素种类、含量及其固溶度对离子电导率有着重要的影响;（3）微量铁、钛共掺杂与微量掺杂硅、钛共掺杂相比,晶粒尺寸及致密度变化不大。但掺杂FeO1.5试样的总离子电导率更高,850℃达到10-2 S·cm-1,电子电导率可忽略,是一种良好的固体电解质材料。