YSZ固体电解质材料具有较高的氧离子导电性、良好的机械性能、优秀的耐氧化和耐腐蚀性以及不与电极材料反应等优点而成为制作氧传感器以及高温固体燃料电池电解质等的主要材料,因此该材料的成型研究以及掺杂改性研究已成为材料研究领域的热点。该课题主要通过对不同含量组成氧化铋掺杂YSZ固体电解质电学性能以及微观组成以及结构的分析,找到一种氧离子导电性能较高且工作温度较低的材料,为进一步深入研究Bi-Y-Zr系材料的制备以及材料的掺杂改性提出具有应用价值的实验依据,促进气敏陶瓷的应用研究发展。本文以3mol%Y₂O₃掺杂ZrO₂粉体材料（3YSZ）为基体,添加不同含量的Bi₂O₃,利用凝胶注模技术制备料浆和湿坯,并探讨了Zeta电位、pH值、分散剂含量以及固相含量等对制备高浓度低粘度陶瓷料浆的影响关系,以期制备出高固相含量低粘度的适宜于凝胶注模成型的料浆。试验发现,分散剂的加入和pH值的变化都会明显的改变浆料的Zeta电位,其通过静电稳定机理实现粉体的稳定分散;同时分散剂的引入使颗粒表面附着上高分子聚合物,起到了空间位阻稳定作用。实验发现,当调节预混液pH值在10附近,且加入的分散剂DA含量（与粉体质量百分比）为1.6wt%时,可以制备出固相含量为53%的符合凝胶注模成型工艺的料浆。由于凝胶注模成型中的有机物含量较少,排胶过程可与烧结过程同时进行,但是考虑到Bi₂O₃的相变以及其在高温下的挥发,升温速率仍需要严格控制,且烧结温度应控制在1000℃以内。Bi₂O₃由于其熔点低,不仅可以作为一种烧结助剂,使YSZ在较低温度下烧成,同时由于其低温下的高氧离子导电性,Bi₂O₃的掺杂也可以大幅的提高YSZ材料的氧离子导电性。本文通过掺杂不同量的Bi₂O₃研究了其对材料整体的电导性的影响以及对材料的相组成和微观结构的影响。试验发现,Bi₂O₃可与ZrO₂固溶,产生氧空位,从而提高电导率;过量的Bi₂O₃掺杂可以形成高导电率相δ-Bi₂O₃,亦可以提高材料的电导率;Bi₂O₃的掺杂,使得m-ZrO₂相析出,分析认为是Y₂O₃部分固溶到Bi₂O₃中去形成δ-Bi₂O₃,使得ZrO₂转变为单斜相,但是其确切的形成机理还正在研究当中,而这种单斜相的析出对材料的力学性能和抗热震性能起到了负面的影响。烧结制度的选择也影响Bi₂O₃-3YSZ的电学性能以及材料的成分相和微观结构。试验发现,在Bi₂O₃添加量为3mol%时,采用随炉冷却方式得不到Bi₂O₃相,仅当采用空气骤冷冷却方式时,有少量的Bi₂O₃相存在;而当添加量大于5mol%时,无论采用何种冷却方式均可得到Bi₂O₃相,因此推断Bi₂O₃在3YSZ中的固溶度为3mol%-5mol%之间;随着烧结时间的增长,晶粒长大也较为明显。