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压电材料是超声换能器的换能元件，对超声换能器的性能起着决定性的作用。以Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(简称PMNT)作为代表的弛豫铁电单晶，是一种新型压电单晶材料，因其准同型相界(MPB)附近具有超高的压电性能和机电耦合性能而得到广泛深入的研究，在高性能超声换能器领域中具有巨大的应用前景。本论文围绕弛豫铁电单晶PMNT在无损检测超声换能器中的应用展开研究，主要内容如下: 通过改进复合材料制备方法，优化相关工艺参数，解决了中高频单晶/环氧1-3压电复合材料的制备技术难题，并成功制备出中高频(5-8MHz)高性能1-3复合材料压电振子。其中5MHz单晶/环氧1-3压电复合材料的机电耦合系数kt(～85.7％)、压电应变常数d33(～1208pc/N)、特性阻抗Z(～18Mrayls)。8MHz单晶/环氧1-3压电复合材料的机电耦合系数kt(～79.5％)、压电应变常数d33(～840pc/N)、特性阻抗Z(～17.9Mrayls)。同时它们的机械品质因子Qm相对于单晶材料也大大降低(～15-20)，非常适合于研制高灵敏度、大带宽的压电超声换能器。 基于PMNT单晶/环氧1-3压电复合材料，通过理论计算和PiezoCAD软件仿真了超声换能器的声学匹配结构对其基本性能的影响。成功制备了应用于超声无损检测技术的2MHz双晶纵波斜探头和5MHz TOFD探头。其中双晶纵波斜探头利用CTS-23型超声探伤仪在φ2平底孔不锈钢试块上性能测试结果相比商业同类型探头剩余灵敏度提升6dB，带宽增加18％，信噪比增加了4dB; TOFD探头一种偏向于高的探测能力，灵敏度-24.08dB，-6dB相对带宽102.7％。另一种偏向于高的分辨率，灵敏度-21.93dB，-6dB相对带宽117.3％。相比国内外的商用PZT1-3压电复合材料的TOFD探头都有明显的性能优势。最后初步探索了3MHz超声相控阵探头的研制，-6dB相对带宽相比商业相控阵探头提高了12.8％，展现了PMNT单晶/环氧1-3压电复合材料在超声无损检测相控阵探头中的应用优势。