压电陶瓷作为21世纪一种重要的信息功能材料,在人类生产生活的各个领域受到非常广泛的应用。随着社会的不断发展,人们对压电陶瓷材料性能的要求也越来越高,开发具有高性能的压电陶瓷材料已势在必行。以PNN-PZT基压电陶瓷为代表,因其具有较高的压电性能,而受到广泛的关注,本文将采用传统的固相烧结法,通过添加新组元以及离子掺杂两种方式对PNN-PZT基压电陶瓷进行改性,具体内容如下:(1)首先以PMS-PNN-PZT四元系压电陶瓷为研究对象,通过优化PMS与PNN-PZT之间的比例,找到性能最佳的陶瓷配方。研究发现,PMS-PNN-PZT陶瓷具有非常明显的介电弛豫行为,且PMS系可以显著降低体系的介电损耗值,当PMS含量为1 mol%时,陶瓷压电性能最佳:d33=725 p C/N、kp=0.57、εr=5930、tanδ=0.654%、γ=1.9937、Tc=130℃,并以此为基础配方,对压电陶瓷体系进行掺杂改性研究;(2)研究等价离子氧化物Sr CO3对PMS-PNN-PZT基压电陶瓷相结构、微观形貌、压电性能以及介电性能的影响。研究发现,掺杂Sr2+有助熔作用,适量的掺杂有助于晶粒的生长,促进晶粒长大,提高压电性能,当Sr CO3含量为1 mol%时,具有最佳性能:d33=818 p C/N、kp=0.61、εr=6998、tanδ=0.905%、γ=1.9076、Tc=115℃。并在上述实验最佳结果的基础上,进一步添加La2O3,通过对比可以发现,掺入La3+明显降低了体系的压电性能;(3)研究低价离子氧化物Co2O3对PMS-PNN-PZT基压电陶瓷相结构、微观形貌、压电性能以及介电性能的影响。研究发现,所有样品均呈单一钙钛矿结构,当Co2O3掺杂含量为0.4 wt.%时,样品具有最佳的电学性能值:d33=768 p C/N、kp=0.63、εr=6011、tanδ=0.8%、γ=1.9399、Tc=131℃;(4)研究高价离子氧化物Ta2O5对PMS-PNN-PZT基压电陶瓷相结构、微观形貌、压电性能以及介电性能的影响。研究发现,适量的掺杂有益于晶粒的生长,提高陶瓷的致密性,当Ta2O5的掺杂含量为0.4 wt.%时,体系压电性能最佳。通过铁电性能分析,此时样品剩余极化强度达到最大,且矫顽场较小,铁电性能达到最佳。综上,最佳性能值分别为:d33=805 p C/N、kp=0.66、εr=6838、tanδ=1.4%、γ=1.9618、Tc=118.5℃、Pr=21.91μC/cm2、Ec=3.652 k V/cm。