YSZ固体电解质具有良好的氧离子导电性，良好的机械性能，优秀的耐氧化和耐腐蚀性及不与电极材料反应等优点而成为制作氧传感器和燃料电池的优选材料，该材料的成型和掺杂研究已成为材料研究领域的一个热点。本文以3mol％YSZ材料为基相，掺入不同含量的MgO和Al₂O₃粉体，利用热压铸和凝胶注模方法成型陶瓷坯体，为获得性能更好的氧离子固体电解质，对电性能、微观结构、力学性能等进行了细致的分析。利用Zeta电位、沉降实验和测定料浆粘度等方法，研究了水基料浆中最佳分散剂种类及其用量、适用的pH值以及最佳体积固相含量。发现对于YSZ粉体，利用DA分散剂pH值为10时，效果最好，可制得54vol％的流动性较好的陶瓷料浆。而对于MgO粉体，经65／169分散剂分散后再与YSZ料浆混合效果最好。由于凝胶注模成型中有机物含量少，排胶过程可与烧结过程同时进行，并且相对热压铸成型能大大缩短排胶时间，简化工艺。利用扫描电镜和测试材料致密度等手段研究材料烧结制度，最终烧结温度为1550℃下烧结2h。通过测试电导率和输出电压分析了Al₂O₃或Mgo掺杂对YSZ固体电解质电性能的影响，适量的氧化物掺杂能增加氧化锆材料的缺陷浓度，改善晶粒电导，也能与SiO₂等杂质形成电导性能稍好的反应物，但是过量的氧化物将会引起缺陷缔合，将在晶界处阻碍氧空位的移动，从而减小电导率。发现温度与电导率关系基本符合Arrhenius理论，低温下各样品电导率相差较大，随着测量温度的升高，差距逐渐缩小；掺杂Al₂O₃系列试样随温度升高电导活化能升高，并且在550℃前后变化明显。MgO和Al₂O₃共同掺杂的系列试样电导率最好，其中同时掺杂5mol％MgO和1mol％Al₂O₃的样品电导率最高。利用XRD、SEM和能谱分析材料微观结构。发现烧结体晶粒较细，尺寸分布较为均匀，掺杂过量将出现部分晶粒异常长大现象。MgO掺杂量为8mol％时试样相组成已经全部为立方相，能谱分析发现元素分布均匀，掺杂氧化物没有发生偏析、聚集等现象。弯曲强度和抗热震测试研究发现，含Al₂O₃的四方相试样能有效的提高材料的弯曲强度。MA系列试样弯曲强度相对较低，能满足使用要求。随MgO含量的增加试样抗热震性能有所升高，并在5mol％左右达到最大值，分析可能由于氧化锆相变对材料的力学和抗热震性能起到的双重作用：体积效应一方面容易导致材料的破坏，另一方面局部能产生微裂纹而提高材料抗热震性能。