本论文制备了<,x>(Na<,0.5>Bi<,0.5>TiO<,3>)-Bi<,4>Ti<,3>O<,12>(简记为xNBT-BiT,X=1-9，11，14，19，32，49)系列无铅压电陶瓷材料，并对其物理性质进行了研究。铋层状结构压电陶瓷材料具有居里温度(T<,c>)高、机电耦合系数各向异性明显、老化率低等优点，可作为传统铅基压电材料在某些特殊领域的替代品，引起了人们广泛的关注。其中Bi<,4>Zi<,3>O<,12>(简写为BiT)居里温度T<,c>=675℃，常温下为单斜晶相，沿c轴有3°-5°的倾斜，常被作为铋层状结构材料的母板结构，并作为基质材料进行改性研究。钛酸铋钠(Na<,0.5>Bi<,0.5>TiO<,3>，简写为NBT)是一种钙钛矿结构的弛豫型铁电体，室温下为铁电三方相，自发极化强度为38 μC/cm<2>。NBT具有优异的压电性能，被认为是压电陶瓷无铅化最有希望的候选材料之一。本论文采用传统固相反应方法制备了xNBT-BiT系列压电陶瓷，系统地研究了材料的制备条件、结构、介电行为和压电性能，以期得到既有较高居里点，同时又具有较强压电性能的新。型无铅压电陶瓷材料。 (1)采用固相反应法制备了xNBT-BiT系列压电陶瓷，得到了优化的制备工艺条件。xNBT-BiT系列压电陶瓷材料的合成温度在780-830℃范围，陶瓷的烧结温度为1050-1130℃，随着x的增大，陶瓷的烧结温度逐渐升高。烧结保温时间以120-150分钟为宜。制备的陶瓷需要在高温高压下才能充分极化，适当延长极化时间有利于极化。本工作的极化是在180-200℃高温、8000-10000V/mm强直流电场下极化约30分钟实现的。 (2)对xNBT-BiT压电陶瓷材料的结构进行了表征。xNBT-BiT压电陶瓷的密度比较大，随着x的增大，陶瓷密度逐渐减小。该系陶瓷进行的粉末X射线衍射实验显示，当x=1时，陶瓷为铋层状结构材料，其它组分则为铋层状结构与钙钛矿结构共存的复合结构，其中x=2的样品主要表现铋层状结构的特征。材料中铋层状结构成分的消失是一个渐变的过程。整个体系材料的显微结构都存在着片状的晶粒，但晶粒尺寸并无规律，随着x的增大，样品中颗粒状晶粒增多。部分组分中出现层状块形晶粒。 (3)开展了xNBT-BiT系列压电陶瓷介电性的研究。发现该系列陶瓷的介电常数和损耗都随x的增大而增大。当x=1，2时陶瓷的介电常数都很小，具备铋层状结构材料的特征。极化降低了样品的介电常数，但使得除x=1外的样品的损耗略有增大。在该系列陶瓷的介电温谱中，较高温度的介电峰均出现在665。C左右，且随着x的增大，该居里温度几乎不变，但在1MHz测试频率下的测试结果显示，当x=3时材料的峰值介电常数最大，此后随x的增大该峰值介电常数逐渐减小。当x=2时，样品介温曲线在3420C处出现拐点，表明陶瓷中有钙钛矿结构Na<,0.5>Bi<,0.5>T1O<,3>出现。当x>3时，样品介温曲线在342℃处出现新介电峰，在220℃处出现台阶，这都是材料中Na<,0.5Bi<,0.5>T1O<,3>出现并增多的表现，在220℃以下，样品介电温谱有明显频率色散现象，材料342℃处的介电峰具有典型的弥散性特征。 (4)开展了xNBT-BiT系列压电陶瓷压电性能的研究。常温下该系列陶瓷样品的压电性随着x的增大而升高。经过300℃退极化后发现，x=2时陶瓷的压电常数最大，x>2后，陶瓷的压电常数呈现出随x的增大而减小的趋势，但x≤8的组分仍可保持较强的压电活性。经600℃的退极化处理后发现，x=1，2时的样品温度稳定性较好，表现出明显的铋层状结构压电陶瓷的特点。当x=3．8时，陶瓷兼有NBT与铋层状结构压电材料的特征：即常温下压电活性较大，随着x的增大而增强，当x=8时样品3已达到32pC/N；高温时陶瓷压电性的温度稳定性较好，T=300-600℃温度范围内样品的退极化不明显，600℃高温退极化后，样品的剩余压电常数d<,33>仍在10pC/N左右。该系列陶瓷材料的机电耦合系数随x的增大呈增大趋势，且各向异性十分明显，尤其是在x较小的时候更加突出。样品的机械品质因数随着x的增大而减小。