本文以Pb(Zr,Sn,Ti)O3反铁电陶瓷的电致应变性能及其应用为对象，研究该体系 中的合成制备—组成结构—性能—应用关系。 根据改善原料混合均匀程度，同时兼顾合成机理的原则，设计了氧化物-共沉淀 法和部分共沉淀法用于PZST反铁电陶瓷的粉体合成。前者结合了固相反应法和共沉 淀方法的优点，A位元素以氧化物形式引入，而B位采用共沉淀方式引入；后者B位 仍采用共沉淀方式引入，而A位则以溶液形式引入，进一步提高了原料的混合均匀 程度。 氧化物-共沉淀法和部分共沉淀法合成的PZST粉体的致密烧结温度降低到 1150℃和1100℃，较固相法降低100℃和150℃。采用上两种方法可获得孔隙少、晶 粒尺寸均匀的良好微观结构。两种方法的最佳晶粒尺寸均为4～5μm，在6kV/mm下 的最大电致应变量分别为0.39％和0.38％，高于固相反应法的0.22％。 PZST反铁电陶瓷的电性能随组成改变呈现规律性变化。当Zr含量不变，随Sn/Ti 比的提高，介电常数下降，居里峰降低展宽，居里温度基本不随Sn/Ti比变化；介质 损耗随Sn/Ti比的提高而降低；电滞回线和电致应变呈现从铁电态到反铁电态的变化 的过程。 当Ti含量不变，随Zr/Sn比的降低，居里温度向低温方向移动，同时介电峰出现 展宽；介质损耗也随Zr/Sn比的降低而降低。当处于反铁电态时，随Sn/Ti比的提高， 反铁电—铁电相变场强增大。 分别采用Nd对PbLa(Zr,Sn,Ti)O3和Ba对PbNb(Zr,Sn,Ti)O3的电致应变性能进行优 化。在Pb0.97Nd0.02(Zr0.65Sn0.23Ti0.12)O3组成中，用2％mol Nd3+取代pb2+，相变场强EAFE-FE 降低至3.5lkV/mm，6kV/mm下最大应变提高到0.66％。在组成为(Pb0.95Ba0.04) [Nt0.02(Zr0.57Sn0.38Ti0.05)0.98]O3的样品中，随Ba2+取代量的提高，样品的介电常数和介质 损耗上升，介电峰尖锐，相变温度下降、介质损耗上升。同时，原处于反铁电态的 样品逐渐转变为铁电态，相变场强EAFEFE降低。当Ba2+的取代量为4％mol时，EAFE-FE 降低为3kV/mm，电致应变为0.35％。 采用维氏硬度和压痕断裂力学测试方法研究制备方法对PZST力学性能的影响及 力学性能的提高。采用部分化学法和固相反应法制备的样品维氏硬度相当，但前者 由于微观结构校好，其断裂韧性高于后者。 采用ZrO2颗粒弥散增强，当引入ZrO2含量为2％mol时，PZST的维氏硬度较增强 前提高42.2％，断裂韧性提高49.9％。随着ZrO2含量的提高，维氏硬度和断裂韧性呈 下降趋势。采用溶胶包覆方法时，PZST的为硬度在包覆量为15％mol时达到最大值， 断裂韧性在包覆量为10％时达到最大值，分别比包覆前提高61.6％和25.5％。然后随 包覆量的提高，维氏硬度和断裂韧性呈下降趋势；溶胶包覆法对PZST的硬度提高效 果显著，但对断裂韧性的提高则较为有限。 采用XRD研究了Pd/Ag内电极与PZST形成的共烧多层结构中的界面反应。高温 共烧后，Pd与PZST中产生的Pb生成组成为Pd3Pb的合金。Pd3Pb的生成量与内电极中 Pd的含量有关。由于Pd/Ag电极与PZST反应生成了Pd3Pb，出现介电常数下降，损耗 增加。采用Pd30/Ag70电极虽然介电常数有下降，但损耗无明显变化，而Pd70/Ag30 电极介电常数下降的同时，损耗显著增大。 采用流延法制备了PZST多层相变致动器，瓷膜单层厚度40μm，有效层数20层， 内电极采用Pd30/Ag70浆料，在1100℃下共烧而成，内电极图形采用Tab结构，样品 外形尺寸4.5mmx3mm，在240V的驱动电压下获得1.9μm位移量。 关键词：反铁电体，锆钛锡酸铅，粉体合成，场诱相变，电致应变，增韧陶瓷，多层陶瓷致动器