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铁电材料作为一种重要的多功能材料,被广泛应用于现代社会的多个领域。近年来,以铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅（PIN-PMN-PT）和铌镱酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅（PYN-PMN-PT）等为代表的三元系铅基弛豫铁电固溶体以高的居里温度、大的矫顽场吸引了材料研究者的广泛关注。目前,合成大尺寸、高性能兼顾高稳定性的压电材料是压电研究领域亟待解决的一个难题。陶瓷织构技术是解决目前压电材料发展困境的一种有效手段。通过在多晶陶瓷中形成晶粒的择优取向生长,可望获得大幅提升的电学性能。本论文中分别以三方相的PIN-PMN-PT和PYN-PMN-PT三元弛豫铁电固溶体为基体材料,采用模板晶粒生长法（TGG）制备[001]取向的织构陶瓷,并结合离子掺杂改性技术,改善PbTiO3（PT）基三元弛豫铁电织构陶瓷的烧结行为和电学性能,研究陶瓷织构化及离子掺杂对陶瓷的相结构、微观形貌及介电、压电、铁电和机电等性能的影响规律,并在此基础上探讨织构陶瓷中高压电性的起源,以解决目前高性能压电材料研制存在的问题。采用局部微晶转化法合成具有高径厚比的钙钛矿型SrTiO3和BaTiO3片状微晶,SrTiO3微晶径向尺寸为11-16μm,厚度为1.0-1.5μm;BaTiO3微晶径向尺寸为5-10μm,厚度为0.5-1.0μm。以SrTiO3微晶为例,采用差热分析、X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析手段,对片状Bi4Ti3O12微晶与SrCO3反应生成SrTiO3微晶的局部微晶转化过程的相转变和微观形貌演化历程进行了系统地研究,阐明了局部微晶转化过程的演变机制。研究发现,Aurivillius结构的Bi4Ti3O12与SrCO3直接反应生成钙钛矿结构的SrTiO3,反应过程中没有出现任何稳定的中间第二相,晶格取向保持不变,并且反应产物SrTiO3继承了前驱体的形貌各向异性。整个局部微晶转化过程分三个步骤完成:结构转化-微晶剥离,重结晶和晶粒熟化-形貌重塑。研究模板籽晶的种类、含量对TGG法制备PIN-PMN-PT织构陶瓷过程中取向度、相结构和微观形貌的演化,制备了高度[001]择优取向的PIN-PMN-PT织构陶瓷,并系统地研究了陶瓷织构化对PIN-PMN-PT陶瓷的介电、铁电、压电和机电等电学性能的影响规律。研究表明,SrTiO3微晶与基体发生固溶而裂解失去稳定性;BaTiO3微晶则成功地引导PIN-PMN-PT基体择优取向生长,进而合成了织构度F001高达93%的PIN-PMN-PT织构陶瓷。PIN-PMN-PT织构陶瓷具有远高于PMN-PT等二元系材料的相转变温度,其中TRT120℃,Tc203℃。同时,由于[001]择优取向和沿[001]极化形成的“4R”工程畴结构,织构陶瓷的电学性能相比于普通陶瓷得到大幅提高,相对介电常数εr为2531、准静态压电常数d33达824 pC/N、径向机电耦合系数kp达0.81、矫顽场Ec为8.2 kV/cm、高场压电系数d*33高达1555 pC/N。其中,织构陶瓷的压电系数达到了普通陶瓷的2倍,机电耦合系数也呈现明显增大。以BaTiO3片状微晶为模板籽晶,结合TGG法成功合成了F001>95%的PYN-PMN-PT织构陶瓷,系统地研究了PYN-PMN-PT陶瓷织构过程中的相结构变化、微观形貌演变及择优取向演化等过程,阐明了PYN-PMN-PY织构陶瓷的织构机理,并深入讨论了陶瓷织构化、异质模板等对PYN-PMN-PT织构陶瓷的介电、铁电、压电和机电等电学性能以及电学性能的热稳定性、抗疲劳特性等的影响规律,在此基础上阐明了PYN-PMN-PT织构陶瓷电学性能优化的物理机制。研究发现,在保证高织构度前提下,模板含量的降低有利于织构陶瓷的压电和机电性能的提高。其中,3 vol%模板含量织构陶瓷的相对介电常数εr为1973、矫顽场Ec为8.7 kV/cm,压电常数d33高达772 pC/N、径向机电耦合系数kp达到0.82,50 kV/cm电场下的应变S高达0.38%,应变迟滞Hs低至4.5%。BaTiO3模板的引入几乎没有影响PYN-PMN-PT织构陶瓷的高居里温度,Tc仍保持200℃。异质模板的存在和基体晶格的错置导致陶瓷四方相含量的增多,弱化了铁电三方-四方相变,使织构陶瓷的温度稳定性得到改善,在室温至140℃范围内高电场压电响应保持稳定。此外,由于织构陶瓷沿[001]方向的高度择优取向,使得织构陶瓷的抗疲劳特性较普通陶瓷大幅优化,1×105次交流电场循环后织构陶瓷的极化强度和应变响应保持稳定。研究了掺杂改性对织构陶瓷的织构演化和电学性能的影响规律,并对织构陶瓷高压电性的起源进行了探讨。研究发现,Zn和Mn掺杂虽然会抑制PYN-PMN-PT陶瓷的[001]择优取向生长,但氧空位的存在对电畴翻转的钉扎效应导致样品电性能的“硬化”,具体表现为Zn和Mn掺杂陶瓷矫顽场Ec分别提高为10.3 kV/cm和12.6 kV/cm,介电损耗tanδ分别降至0.81%和0.58%,机械品质因数Qm分别提高为110和133。Cu掺杂低温下形成的液相,促进了PYN-PMN-PT陶瓷的择优取向生长和致密化演变,975℃低温烧结即可制备F001高达99.3%的PYN-PMN-PT织构陶瓷。织构温度较未掺杂织构陶瓷降低了225℃,织构度也得到明显提高。尤其是,低温烧结PYN-PMN-PT织构陶瓷的d33高达1087 pC/N,kp高达0.94。Cu掺杂PYN-PMN-PT织构陶瓷的高压电性主要来源于材料压电本征特性的贡献。[001]取向的增强、两相共存态、介电常数增大以及局域极化无序态等因素的共同作用,促进了织构陶瓷压电性能的飞跃。本研究可为新一代高性能弛豫铁电织构材料的设计、制备技术和性能调控奠定实验及理论基础,也为新一代高温压电器件提供可靠的高性能材料,具有重要的科学意义和工程应用价值。