Ba Ti O3(BT)陶瓷由于其具有良好的介电和铁电性能,被广泛应用于多层陶瓷电容器(MLCC)、PTC热敏电阻、铁电随机存储器等设备中。然而,BT陶瓷在性能方面还存在很多问题。首先,利用普通原料通过传统固相合成法制备的BT陶瓷难以获得大的压电性能,除非利用精细粉体与特殊烧结方法;其次,到目前为止,相变诱发的大压电机制为准同型相界(MPB)和多型性相变(PPT),在ABO3体系中是否还存在其它压电机制尚不得而知;最后,难以获得压电和力学性能俱佳的BT压电陶瓷材料。本文针对BT陶瓷存在的上述问题,利用普通原料和固相合成法制备了Li Al Si O4(LAS)掺杂的BT陶瓷(LAS/BT),Li2O、Al2O3及Si O2共掺杂的BT陶瓷(BLATS),Al N掺杂的BT陶瓷(Al N/BT),以及Al N与Si O2共掺杂的BT陶瓷(BATSN)。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析A/B位、A/O位及A/B/O位三种共掺杂方式对BT陶瓷物相及组织的影响。利用铁电测量仪、阻抗分析仪、准静态测试仪及应变测试仪分别获得陶瓷样品的铁电、介电及压电性能。在此基础上,探讨了不同烧结温度和掺杂含量的BT陶瓷电性能的变化规律及其物理机制。对于LAS/BT陶瓷,Li+和Al3+离子倾向于在相同BT单胞中形成Li+-Al3+离子对,并取代A位Ba2+离子,并沿着[001]方向进行定向排列。Si4+离子对B位Ti4+离子的取代会降低由Li+-Al3+离子对择优分布诱发晶格畸变所产生的弹性能,同时也能够提高LAS在BT中的溶解度。LAS掺杂明显改善了BT陶瓷的压电性能及其温度稳定性。当烧结温度为1350 oC时,7.5mol.%LAS/BT陶瓷获得最优压电性能,压电常数d33=378p C/N,机电耦合系数kp=0.41,机械品质因数Qm=157。LAS掺杂改善了BT陶瓷d33热稳定性,LAS/BT陶瓷退极化温度Td≈120oC与居里温度TC值极为接近。此外,LAS的加入改变了BT陶瓷的相变行为特性,使得LAS/BT陶瓷具有类二级相变的特征,导致相变势垒高度降低。给出了Li+-Al3+离子对所产生的偶极矩(PD)在外加电场(Eext)下的响应机制,揭示了LAS/BT陶瓷的大压电效应的起源。在LAS/BT陶瓷研究内容基础上,针对Li和Al过量掺杂及Si过量掺杂的问题,对BLATS陶瓷的物相、组织及电性能进行研究。结果表明,当Li和Al含量λ增加时,陶瓷样品的2Pr值增加。当Si含量增加时,陶瓷的2Pr值和2Ec值逐渐增加。适量的Li和Al过量掺杂及Si过量掺杂能够改善陶瓷样品的压电性能。在Al N/BT陶瓷中,Al3+和N3-离子分别取代了A位Ba2+离子和O位O2-离子并在同一单胞中形成Al3--N3-离子对。当Al N掺杂含量x≤1.5mol.%时,Al3+-N3-离子对倾向于垂直于c轴择优分布。当烧结温度增加时,Al3--N3-离子对择优取向分布越来越弱。1325oC烧结制备的1.5mol.%Al N/BT陶瓷获得最优压电性能,d33=305 p C/N,kp=0.33,Qm=135。Al N掺杂使BT陶瓷同时获得高压电和高力学性能。当烧结温度为1325oC时,纯BT陶瓷的d33值为140 p C/N,维氏硬度Hv为5.25GPa,而1.5mol.%Al N/BT陶瓷的d33值为305 p C/N,Hv值为5.9 GPa。Si O2掺杂有助于提高Al N在BT晶格中的溶解度。当x=1.5mol.%,y=1.5mol.%时,Al3+-N3-离子对获得最优的择优取向分布,此时陶瓷样品具有最佳的铁电及压电性能,2Pr值为20.0μC/cm2,d33值约为297 p C/N。